CN111757082A - 一种应用于ar智能设备的图像处理方法及*** - Google Patents

一种应用于ar智能设备的图像处理方法及*** Download PDF

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Abstract

一种应用于AR智能设备的图像处理方法，包括有如下的步骤：获取采集的当前场景的图像数据；对单帧图像数据进行区域划分，划分后的每帧图像数据包括图像主题区域和图像背景区域；对每个图像背景区域进行检测获得区域亮度值，所有区域亮度值进行平均化计算，得到单帧亮度值；将单帧亮度值进行平均化计算，得到图像数据的背景亮度值；将背景亮度值与预设的的亮度参考值比对，判断当前场景所处的环境类型；根据环境类型对图像主题区域内的图像进行处理后输出显示。在不增加新硬件部件及成本的前提下，通过背景亮检测及环境的判定，减小显示成像效果因外界光亮强度的影响，增强图像主题区域的图像显示效果，达到成本和性能的最优化处理。

Description

一种应用于AR智能设备的图像处理方法及***
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，涉及一种应用于AR智能设备的图像处理方法。
背景技术
随着可穿戴智能设备的出现，AR智能眼镜在消费客户端，以及工业客户端的需求蓬勃发展。各类的应用复杂多样，使用设备的外界环境和背景不同，对于AR智能眼镜的显示效果提出更高的要求，现有的AR智能眼镜存在着对某项应用的显示背景与画面存在不适应的情况。
现有的AR智能眼镜一般都配备有RGB摄像头以及显示屏，通常的实现方法是，将真实世界的图像画面通过RGB摄像头采集到AR处理***，然后合成文本、图片以及语音等虚拟信息，直接叠加在图像画面一起输出给显示设备显示。这样会存在一些问题，因为外界环境的光亮度不同，取景的背景，图像主题区域形状大小及颜色不同，在摄像头取景后，如果直接显示会存在缺陷，如画面不清晰，主题不鲜明。尤其是背景在较亮的外界环境下，可能会看不清主题图像，使得本身很好的应用在使用时效果大大折扣，更严重的甚至无法使用。
现有的AR智能眼镜配置主要有两种产品形态，一种是标准的AR智能眼镜，基本的组成部件有RGB摄像头、AR处理***和显示屏，基本上都是直接将摄像头的数据，结合文本，图片，语音的虚拟数据合成后直接在显示屏进行显示；另一种在有些高端的AR设备，会增加一个光强检测传感器，用于检测外界环境的光强，根据检测结果，动态控制外部保护镜片的颜色的深浅程度，达到使画面能够看清的目的。
基于以上两种产品形态的优缺点，第一种没有光强传感器的AR设备，图像的采集和显示技术，使得不同应用在不同环境背景下受限。功能受到严重束缚，无法达到最佳应用显示效果。第二种产品虽然通过调节保护镜片颜色的方法实现了对于外界环境光亮度的适配性，但一方面由于增加了光强传感器以及可调节镜片颜色深度的硬件部件，成本增加较大，佩戴重量也是大幅增加，只是调节了镜片颜色的深浅，并未对主题图像的数据处理，使用效果还存在主题不鲜明的问题。
发明内容
为此本发明提供了一种应用于AR智能设备的图像处理方法，基于现在技术的AR智能设备在应用显示这块的缺陷，利用AR智能眼镜已有的部件，采用一套摄像头采集图像数据，结合AR处理***集成的内部处理算法，将AR显示屏的图像和背景分别进行处理，使显示屏的图像，无论在外界环境的光线强弱，还是主题图像的颜色对比清晰与否，都能够在显示屏看出清晰的画面。
本发明的技术方案是一种应用于AR智能设备的图像处理方法，包括有如下的步骤：
获取采集的当前场景的图像数据；
取至少一帧的图像数据，对单帧图像数据进行区域划分，划分后的每帧图像数据包括位于用于显示的图像主题区域和位于图像主题区域***的若干个图像背景区域；
对单帧图像数据的每个图像背景区域进行检测获得区域亮度值，所有区域亮度值进行平均化计算，得到单帧亮度值；
将所有的单帧图像数据的单帧亮度值进行平均化计算，得到图像数据的背景亮度值；
将背景亮度值与预设的的亮度参考值比对，判断当前场景所处的环境类型；
根据环境类型对图像主题区域内的图像进行处理后输出显示。
本技术方案在现有一般AR智能设备上，在不增加新硬件部件及成本的前提下，通过背景亮检测及环境的判定，减小显示成像效果因外界光亮强度的影响，增强图像主题区域的图像显示效果，达到成本和性能的最优化处理。
在该技术方案一个示例中，所述“对单帧图像数据的每个图像背景区域进行检测获得区域亮度值”的步骤包括有：
在区域内取M*N个像素点，检测所有像素点的亮度值，去除一定数量的高亮度值和一定数量的低亮度值，将余下的亮度值求平均值，作为每个图像背景区域的区域亮度值。
在该技术方案一个示例中，所述单帧图像数据按九宫格进行区域划分，中心的区域是用于输出显示的图像主题区域，其余区域的是图像背景区域。
在该技术方案一个示例中，所述环境类型包括黑夜、月夜、阴天室内、阴天室外、睛天室内和睛天室外，每个环境类型与预设的亮度参考值的的对应关系有：黑夜：0.001—0.02cd/m2；月夜：0.02—0.3cd/m2；阴天室内：5—50cd/m2；阴天室外：50—500cd/m2；晴天室内：100—1000cd/m2；睛天室外：1*108-3*109cd/m2。
在该技术方案一个示例中，所述“根据环境类型对图像主题区域内的图像进行处理后输出显示”的步骤包括有：
对图像主题区域的图像进行识别，判断是否存在图像主题；
是则将图像分离出图像主题和图像背景，否则将图像作为图像背景；
根据环境类型调节图像背景的参数后与图像主题叠加输出显示，或者根据环境类型将图像背景替换为与环境类型相对应的智能背景后与图像主题叠加输出显示。
在该技术方案一个示例中，对分离出的图像主题的进行尺寸放大调整、颜色饱和度调整、对比度调整和亮度调整中的一种或多种处理方式；
将处理后的图像主题与调节后的图像背景或智能背景进行叠加，生成合成图像输出显示。
在该技术方案一个示例中，将调节后的图像背景或者智能背景还同时与AR智能设备的应用中的图片数据、文本数据和语音数据中的一种或多种进行叠加处理，一起生成合成图像。
在该技术方案一个示例中，所述“根据环境类型调节图像背景的参数”是指根据当前场景的环境类型调节图像背景的亮度和颜色。
本发明的另一个技术方案是提供一种应用于AR智能设备的图像处理***，包括有：
图像获取单元，用于获取采集的当前场景的图像数据；
图像划分单元，用于取至少一帧的图像数据，对单帧图像数据进行区域划分，划分后的每帧图像数据包括位于用于显示的图像主题区域和位于图像主题区域***的若干个图像背景区域；
亮度检测单元，用于对单帧图像数据的每个图像背景区域进行检测获得区域亮度值，所有区域亮度值进行平均化计算，得到单帧亮度值；
亮度计算单元，用于将所有的单帧图像数据的单帧亮度值进行平均化计算，得到图像数据的背景亮度值；
亮度比对单元，将背景亮度值与预设的的亮度参考值比对，判断当前场景所处的环境类型；
图像处理单元、根据环境类型对图像主题区域内的图像进行处理后输出显示。
在该技术方案一个示例中，所述AR智能设备为AR智能眼镜，AR智能眼镜包括有RGB摄像头和显示模块，其中RGB摄像头用于采集当前场景的图像数据，显示模块用于显示图像。
附图说明
图1是本实施例中的AR智能设备的硬件结构框图。
图2是本实施例中的图像处理方法的流程图。
图3是本实施例中对单帧图像数据进行区域划分的示意图。
具体实施方式
现结合附图，通过实施例对本发明的技术方案作进一步说明。需要说明的是，以下所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例是一种应用于AR智能设备的图像处理方法，AR智能设备以AR智能眼镜为例，如图1中所示，AR智能设备包括有RGB摄像头、处理模块和显示模块，其中RGB摄像头用于采集当前场景的图像数据，显示模块用于显示图像，处理模块主要包括有VPU处理器，模块执行本实施例的图像处理方法。
如图2中所示，该方法包括有如下步骤：
步骤S10，获取采集的当前场景的图像数据；
其中，AR智能眼镜启动工作后，可以通过手机与APP或语音控制AR智能眼境，在开启智能背景模式进程下，RGB摄像头开始工作，采集当前场景的图像数据，处理模块通过调取或接收可以获取到图像数据，以便后继的处理。通过RGB摄像头可以摄入1300W像素的图像数据，图像数据是视频或图片形式。
步骤S20，取至少一帧的图像数据，对单帧图像数据进行区域划分，划分后的每帧图像数据包括位于用于显示的图像主题区域和位于图像主题区域***的若干个图像背景区域；
作为一个示例，在获取的图像数据中，取10帧的图像数据，每帧图像数据进行划分区域，按九宫格进行区域划分，中心的区域是用于输出显示的图像主题区域，其余八个区域的是图像背景区域。图像主题区域的大小是可以调整的，可通过设置控制菜单预先进行设置与定义，如图3中所示。
步骤S30，对单帧图像数据的每个图像背景区域进行检测获得区域亮度值，所有区域亮度值进行平均化计算，得到单帧亮度值；
基于前述中九宫格的划分，除了图像主题区域外，对其余八个图像背景区域的亮度值进行检测，具体求值方法是，每个区域先进行帧的亮度值检测，按水平和垂值方向取100*100＝10000个像素点，去除20％高亮度值的像素点和20％低亮度值的像素点，将余下600个像素点的亮度值，即余下60％的亮度值进行平均化，区域亮度值n＝(n1+n2+..n600)/600，其中n表示像素点的亮度值，得到的平均值即是区域亮度值，分别得出每个图像背景区域的亮度值。然后将八个区域亮度值求均方根值，得出单帧图像数据的背景的单帧亮度值。
步骤S40，将所有的单帧图像数据的单帧亮度值进行平均化计算，得到图像数据的背景亮度值；
将连续采集的全部10帧图像数据同样上述步骤处理，再做求平均值处理，得出当场景的背景亮度值。
S50，将背景亮度值与预设的的亮度参考值比对，判断当前场景所处的环境类型；
将上述得到的背景亮度值与预先设定好的场景亮度数据库中的亮度参考值比对，判断当前场景所处的环境类型，其中，环境类型包括黑夜、月夜、阴天室内、阴天室外、睛天室内和睛天室外，每个环境类型与预设的亮度参考值的的对应关系有：黑夜：0.001—0.02cd/m2；月夜：0.02—0.3cd/m2；阴天室内：5—50cd/m2；阴天室外：50—500cd/m2；晴天室内：100—1000cd/m2；睛天室外：1*108-3*109cd/m2。
S60，根据环境类型对图像主题区域内的图像进行处理后输出显示；
具体的是，划分后的最中心的图像主题区域是用于输出显示在AR智能眼镜的显示模块上，供用户观看。
先是将图像主题区域内的图像进行算法处理，进行物体识别。物体识别的过程是，将图像主题区域中的图像进行灰度处理，变成黑白图像，再进行分割，每块小的区域进行二值化方法进行边角检测以做为图形检测，在通过CNN网络算法，判断整幅图像是什么物体，如果是非地面或草地，墙面等预先定义可能是图像背景的场景，即判定为该图像中存在需要的图像主题，图像主题是指图像中需要部分，例如，当拍摄一张人物的照片时，人物就是图像题，其余是图像背景。
如果判定在图像主题区域内的图像不存在图像主题时，认为是纯图像背景的图像，例如，对着一面干净的墙壁拍摄的图像，此时，在得到当前场景的环境类型后，保存环境类型的结果，配合当前APP应用使用智能背景。
判定在图像主题区域内的图像存在图像主题时，需要将图像分离出图像主题和图像背景，对分离出的图像主题的进行尺寸放大调整、颜色饱和度调整、对比度调整和亮度调整中的一种或多种处理方式；配合恰当的图像背景颜色，显示会非常清晰，结合AR智能设备的应用功能，达到最佳体验效果。图像主题还可以根据应用APP的调用，来确定是否显示在屏幕端。
对分离出来的图像背景，根据当前场景的环境类型调节图像背景的亮度和颜色，将处理后的图像主题与调节后的图像背景，生成合成图像输出显示。此外，还可以将与AR智能设备的应用中的图片数据、文本数据和语音数据中的一种或多种进行一起叠加，一起生成合成图像输出显示。还可以将图像背景替换为应用APP中预存的与环境类型相对应的智能背景，将智能背景与图像主题进行叠加后输出显示。
本实施例中，在得到当前场景的环境类型后，还可以将环境类型，做为输入条件输出给用于控制显示屏的显示控制器。根据环境类型判断的依据，使显示屏输出不同的显示亮度，具体设置如下表对应关系，
环境类型 黑夜 月夜 阴天室内 阴天室外 晴天室内 晴天室外
显示亮度 20％ 40％ 50％ 60％ 70％ 80
由于图像背景的亮度不同，再结合在光学显示***上投射的显示亮度不同，使成像的图像主题效果更加突出，在现有AR智能眼镜的硬件基础上，不增加额外的光强检查传感器以及可调整亮度镜片的前提下实现。硬件成本，硬件设计重量，复杂度都得到节约，智能的环境光强判别技术，使AR智能眼镜的使用场景适应性更强，增强的图像主题区域显示，使显示的图像主题更加清晰明确。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种应用于AR智能设备的图像处理方法，其特征在于，包括有如下的步骤：
获取采集的当前场景的图像数据；
取至少一帧的图像数据，对单帧图像数据进行区域划分，划分后的每帧图像数据包括位于用于显示的图像主题区域和位于图像主题区域***的若干个图像背景区域；
对单帧图像数据的每个图像背景区域进行检测获得区域亮度值，所有区域亮度值进行平均化计算，得到单帧亮度值；
将所有的单帧图像数据的单帧亮度值进行平均化计算，得到图像数据的背景亮度值；
将背景亮度值与预设的的亮度参考值比对，判断当前场景所处的环境类型；
根据环境类型对图像主题区域内的图像进行处理后输出显示。
2.根据权利要求1所述的应用于AR智能设备的图像处理方法，其特征在于，
所述“对单帧图像数据的每个图像背景区域进行检测获得区域亮度值”的步骤包括有：
在区域内取M*N个像素点，检测所有像素点的亮度值，去除一定数量的高亮度值和一定数量的低亮度值，将余下的亮度值求平均值，作为每个图像背景区域的区域亮度值。
3.根据权利要求1所述的应用于AR智能设备的图像处理方法，其特征在于，
所述单帧图像数据按九宫格进行区域划分，中心的区域是用于输出显示的图像主题区域，其余区域的是图像背景区域。
4.根据权利要求1所述的应用于AR智能设备的图像处理方法，其特征在于，
所述环境类型包括黑夜、月夜、阴天室内、阴天室外、睛天室内和睛天室外，每个环境类型与预设的亮度参考值的的对应关系有：黑夜：0.001—0.02cd/m2；月夜：0.02—0.3cd/m2；阴天室内：5—50cd/m2；阴天室外：50—500cd/m2；晴天室内：100—1000cd/m2；睛天室外：1*108-3*109cd/m2。
5.根据权利要求1所述的应用于AR智能设备的图像处理方法，其特征在于，
所述“根据环境类型对图像主题区域内的图像进行处理后输出显示”的步骤包括有：
对图像主题区域的图像进行识别，判断是否存在图像主题；
是则将图像分离出图像主题和图像背景，否则将图像作为图像背景；
根据环境类型调节图像背景的参数后与图像主题叠加输出显示，或者根据环境类型将图像背景替换为与环境类型相对应的智能背景后与图像主题叠加输出显示。
6.根据权利要求5所述的应用于AR智能设备的图像处理方法，其特征在于，还包括有：
对分离出的图像主题的进行尺寸放大调整、颜色饱和度调整、对比度调整和亮度调整中的一种或多种处理方式；
将处理后的图像主题与调节后的图像背景或智能背景进行叠加，生成合成图像输出显示。
7.根据权利要求5所述的应用于AR智能设备的图像处理方法，其特征在于，还包括有：
将调节后的图像背景或者智能背景还同时与AR智能设备的应用中的图片数据、文本数据和语音数据中的一种或多种进行叠加处理，一起生成合成图像。
8.根据权利要求5所述的应用于AR智能设备的图像处理方法，其特征在于，所述“根据环境类型调节图像背景的参数”是指根据当前场景的环境类型调节图像背景的亮度和颜色。
9.一种应用于AR智能设备的图像处理***，其特征在于，包括有：
图像获取单元，用于获取采集的当前场景的图像数据；
图像划分单元，用于取至少一帧的图像数据，对单帧图像数据进行区域划分，划分后的每帧图像数据包括位于用于显示的图像主题区域和位于图像主题区域***的若干个图像背景区域；
亮度检测单元，用于对单帧图像数据的每个图像背景区域进行检测获得区域亮度值，所有区域亮度值进行平均化计算，得到单帧亮度值；
亮度计算单元，用于将所有的单帧图像数据的单帧亮度值进行平均化计算，得到图像数据的背景亮度值；
亮度比对单元，将背景亮度值与预设的的亮度参考值比对，判断当前场景所处的环境类型；
图像处理单元、根据环境类型对图像主题区域内的图像进行处理后输出显示。
10.根据权利要求应用于AR智能设备的图像处理***，其特征在于，所述AR智能设备为AR智能眼镜，AR智能眼镜包括有RGB摄像头和显示模块，其中RGB摄像头用于采集当前场景的图像数据，显示模块用于显示图像。
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