星空图像获取方法、装置及终端设备

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种星空图像获取方法、装置及终端设备。

背景技术

随着终端技术改进，摄像技术逐渐满足人们日常拍摄需求，尤其是星空图像采集技术。在星空图像采集时，现有技术的曝光时间都是固定的，曝光时间比较长时会导致城市中的天空中光害过爆，真实的星点更难看到和拍摄到，手机对星空拍摄需要长时间曝光拍摄时，天空中的星点会随时间而进行移动，长时间曝光的星空成像是星轨而不是单独的星点，这样拍摄不出真实的星空效果。

现有的技术方案都是基于多重曝光成像，记录星点位置和信息后叠加增强方法，星空图像的真实性较差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种星空图像获取方法、装置及终端设备。

第一方面，本发明实施例提供了一种星空图像获取方法，所述方法包括：

获取终端设备采集的待拍摄区域的实时环境照度值；

根据环境照度值与拍摄参数的对应关系，调整所述终端设备的拍摄参数，其中，所述拍摄参数包括曝光时间和感光度数据；

获取所述待拍摄区域的输出星空图像。

根据本公开的一种具体实施方式，所述根据环境照度值与拍摄参数的对应关系，调整所述终端设备的拍摄参数的步骤，包括：

根据暗空级别与环境照度值的映射关系，获取所述实时环境照度值对应的实时暗空级别；

根据暗空级别与拍摄参数的对应关系，查找所述实时暗空级别对应的目标曝光时间和目标感光度；

按照所述目标曝光时间和所述目标感光度调整所述终端设备的拍摄参数。

根据本公开的一种具体实施方式，环境照度值为环境照度值，所述根据暗空级别与环境照度值的映射关系，获取所述实时环境照度值对应的实时暗空级别的步骤，包括：

根据公式

其中，Range[i]表示暗空级别，Lux

根据本公开的一种具体实施方式，所述获取所述待拍摄区域的输出星空图像的步骤，包括：

采集所述待拍摄区域的多帧初始星空图像；

融合多帧所述初始星空图像得到融合星空图像，并根据初始星空图像中的初始星点确定融合星空图像中的真实星点；

对所述融合星空图像的真实星点进行星点增强处理，得到所述输出星空图像。

根据本公开的一种具体实施方式，星点增强处理的步骤，包括：

确定各真实星点的区域边框，并将所述区域边框进行预设比例的放大处理；

将放大处理前的区域边框内的像素特征，对应叠加到放大处理后的区域边框内，以增强各真实星点的像素特征。

根据本公开的一种具体实施方式，所述融合多帧所述初始星空图像得到融合星空图像的步骤之前，所述方法还包括：

对各帧初始星空图像的初始星点进行星点增强处理。

根据本公开的一种具体实施方式，所述融合多帧所述初始星空图像得到融合星空图像，并根据初始星空图像中的初始星点确定融合星空图像中的真实星点的步骤，包括：

将多帧所述初始星空图像进行图层叠加，得到所述融合星空图像；

标记所述融合星空图像上包含初始星点的连通区域，以获得至少两个基础星轨；

根据全部基础星轨的星轨方向确定目标星轨；

根据所述目标星轨标记所述融合星空图像的真实星点。

第二方面，本发明实施例提供了一种星空图像获取装置，包括：

采集模块，用于获取终端设备采集的待拍摄区域的实时环境照度值；

调整模块，用于根据环境照度值与拍摄参数的对应关系，调整所述终端设备的拍摄参数，其中，所述拍摄参数包括曝光时间和感光度数据；

获取模块，用于获取所述待拍摄区域的输出星空图像。

根据本公开的一种具体实施方式，所述调整模块用于：

根据暗空级别与环境照度值的映射关系，获取所述实时环境照度值对应的实时暗空级别；

根据暗空级别与拍摄参数的对应关系，查找所述实时暗空级别对应的目标曝光时间和目标感光度；

按照所述目标曝光时间和所述目标感光度调整所述终端设备的拍摄参数。

根据本公开的一种具体实施方式，所述调整模块用于的步骤，包括：

根据公式

其中，Range[i]表示暗空级别，Lux

根据本公开的一种具体实施方式，所述获取模块用于：

连续采集所述待拍摄区域的多帧初始星空图像；

融合多帧所述初始星空图像得到融合星空图像，并根据初始星空图像中的初始星点确定融合星空图像中的真实星点；

对所述融合星空图像的真实星点进行星点增强处理，得到所述输出星空图像。

根据本公开的一种具体实施方式，所述获取模块用于：

确定各真实星点的区域边框，并将所述区域边框进行预设比例的放大处理；

将放大处理前的区域边框内的像素特征，对应叠加到放大处理后的区域边框内，以增强各真实星点的像素特征。

根据本公开的一种具体实施方式，所述获取模块用于：

对各帧初始星空图像的初始星点进行星点增强处理。

根据本公开的一种具体实施方式，所述获取模块用于：

将多帧所述初始星空图像进行图层叠加，得到所述融合星空图像；

标记所述融合星空图像上包含初始星点的连通区域，以获得至少两个基础星轨；

根据全部基础星轨的星轨方向确定目标星轨；

根据所述目标星轨标记所述融合星空图像的真实星点。

第三方面，本发明实施例提供了一种终端设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序在所述处理器运行时执行第一方面中任一项所述的星空图像获取方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行第一方面中任一项所述的星空图像获取方法。

上述本申请提供的星空图像获取方法、装置及终端设备，在拍摄星空图像之前，先获取终端设备采集的待拍摄区域的实时环境照度值，再根据环境照度值与拍摄参数的对应关系，调整所述终端设备的拍摄参数，其中，所述拍摄参数包括曝光时间和感光度数据。这样可以便于采集到较为真实的星空图像，降低环境光害对星空图像拍摄的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。

图1示出了本申请实施例提供的一种星空图像获取方法的流程示意图；

图2示出了本申请实施例提供的星空图像获取方法的另一种流程示意图；

图3至图5示出了本申请实施例提供的星空图像获取方法所涉及的星点增强处理的示意图；

图6示出了本申请实施例提供的一种星空图像获取装置的模块框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

实施例1

参见图1，为本发明实施例提供的一种星空图像获取方法的流程示意图。如图1所示，所述方法主要包括以下步骤：

S101，获取终端设备采集的待拍摄区域的实时环境照度值；

本实施例提供的星空图像获取方法，用于采集星空的图像，尤其是包含星点的星空图像，将终端设备的图像采集区域定义为待拍摄区域。在获取星空图像之前，先调节终端设备的相关拍摄参数，以使得终端设备的拍摄参数更适用于星空图像的拍摄需求。需要说明的是，这里的终端设备可以为摄像机，或者包含摄像机的电子设备。摄像机装配有传感器(Sensor)，可以采集环境照度值Lux。

光害(Light Pollution)或称光污染，是过度使用照明系统导致环境光亮度值过高的情况。光害越大的环境，夜空中的星点不容易被拍摄到，星空图像区域采集的真实性较差。光害的主要决定因素是环境照度值，为检测环境光害，可以通过摄像机装配的传感器来采集实时环境照度值。

S102，根据环境照度值与拍摄参数的对应关系，调整所述终端设备的拍摄参数，其中，所述拍摄参数包括曝光时间和感光度数据；

采集夜空中星空图像时的环境光害越大，即环境照度值越高，采集图像过亮导致星点的像素特征较弱，可以通过相对调低终端设备的曝光时间、感光度数据(International Standards Organization，简称ISO)等，以减少终端设备采集星空图像时的夜空亮度。反之，采集夜空中星空图像时的环境光害环境越小，曝光时间和ISO需要相对调大，以增强夜空亮度。可以通过统计历史数据，获取与各类环境照度值适配的拍摄参数，并将环境照度值与拍摄参数的对应关系加载到终端设备。在获取待拍摄环境的实时环境照度值后，根据对应关系调整该终端设备的拍摄参数。

根据本公开的一种具体实施方式，所述根据环境照度值与拍摄参数的对应关系，调整所述终端设备的拍摄参数的步骤，包括：

根据暗空级别与环境照度值的映射关系，获取所述实时环境照度值对应的实时暗空级别；

根据暗空级别与拍摄参数的对应关系，查找所述实时暗空级别对应的目标曝光时间和目标感光度；

按照所述目标曝光时间和所述目标感光度调整所述终端设备的拍摄参数。

本实施方式引入了暗空级别这一中间变量参数，来度量化终端设备采图像时的环境照度，为了使不同分类环境下的输入图像可以更加突出夜空中的星点。统计后获得的环境照度值、暗空级别及拍摄参数的对应关系可以如下表1所示：

表1

在确定拍摄参数时，可以先根据环境照度值Lux确定对应的暗空级别，再根据上述的映射关系查找对应的目标曝光时间和目标感光度，对应调整终端设备的曝光时间和感光度。环境照度值与暗空级别的映射关系，可以有多种获取方式。

根据本公开的一种具体实施方式，所述根据暗空级别与环境照度值的映射关系，获取所述实时环境照度值对应的实时暗空级别的步骤，可以包括：

根据公式

其中，Range[i]表示暗空级别i对应的环境照度值范围，Lux

Lux

本实施方式根据公式来计算各暗空级别对应的环境照度区间。

相应的，按照暗空级别把曝光时间设定为6s到16s，以避免用户等待过长时间。而ISO是根据当前的环境照度配合曝光时间，来保证摄像机可以采集和/或感应到足够的光线。

曝光量EVA＝exposure*ISO＝f(LuxIndex)，通过对于拍摄区域的环境照度的LuxIndex和拍摄区域的曝光量，来拟合f函数。在实际使用时曝光时间和ISO与暗空级别并不是绝对的负相关，考虑到拍摄等待时间和摄像机拍摄图像的基础需求，会有一定的变化趋势，具体可参照表1的映射关系。

S103，获取所述待拍摄区域的输出星空图像。

在依据上述步骤，调节终端设备的曝光时间、ISO等相关拍摄参数后，即可采集待拍摄区域的星空图像，此时采集的星空图像较未调节拍摄参数时采集的星空图像的星点较为真实。可以将终端设备直接采集的图像作为星空图像输出，也可以对直接采集的星空图像作进一步的融合、星点增强处理等操作，将最终输出的图像定义为输出星空图像。

上述本实施例提供的星空图像处理方法，在拍摄星空图像之前，先获取终端设备采集的待拍摄区域的实时环境照度值，再根据环境照度值与拍摄参数的对应关系，调整所述终端设备的拍摄参数，其中，所述拍摄参数包括曝光时间和感光度数据。这样可以使得环境光亮度不至于过亮或者过暗，便于采集到较为真实的星空图像，降低环境光害对星空图像拍摄的影响。

在上述实施例的基础上，根据本公开的一种具体实施方式，所述获取所述待拍摄区域的输出星空图像的步骤，包括：

采集所述待拍摄区域的多帧初始星空图像；

融合多帧所述初始星空图像得到融合星空图像，并根据初始星空图像中的初始星点确定融合星空图像中的真实星点；

对所述融合星空图像的真实星点进行星点增强处理，得到所述输出星空图像。

本实施例针对采集初始星空图像后融合处理得到输出星空图像的步骤作了进一步限定，具体流程可以参见图2。再依据前述方案调整终端设备的拍摄参数后，先连续采集该待拍摄区域的N帧图像，作为初始星空图像，该多帧初始星空图像上会存在一定数量的星点，定义为初始星点。

将所采集的N帧初始图像融合，以得到融合星空图像，并确定真实星点。之后，对该融合图像中的真实星点进行星点增强处理，即可得到最终的输出星空图像。

具体的，所述融合多帧所述初始星空图像得到融合星空图像，并根据初始星空图像中的初始星点确定融合星空图像中的真实星点的步骤，包括：

将多帧所述初始星空图像进行图层叠加，得到所述融合星空图像；

标记所述融合星空图像上包含初始星点的连通区域，以获得至少两个基础星轨；

根据全部基础星轨的星轨方向确定目标星轨；

根据所述目标星轨标记所述融合星空图像的真实星点。

如图2所示，图像融合及真实星点确定过程主要包括对多帧图像进行堆栈处理，以及对融合的图像进行预处理。主要包括以下过程：

预处理方案使用小波的HL频段对细节进行提取。图像连通处理：对星轨二值化图像进行连通域处理，获得封闭和连通的区域信息。连通区域数据：包含连通区域的方向，面积，区域等信息。通过连通区域的面积大小可以对hotpixel、badpixel等因为sensor的物理特性的固定亮点进行排除。轨迹方向统计：星轨的方向集中区域，可以认为该方向为星轨真实方向。统计连通区域的面积信息，按照面积大小作为权重，面积越大的表示其星轨更清晰，通过最清晰的星轨的区域，获得其长宽均值，作为将此类星轨的区域的标签，用来去匹配星轨。最后通过星轨的矩形区域确定星点的真实位置，基本识别出所有的真实星点。

本实施方式提供的图像融合方案，通过多张原始帧与参考帧的星点匹配，图像对准过程，可以将弱的星点叠加增强，并且还可以对夜空进行更好的去噪，使得背景更加干净更加方便突出星点。

进一步的，星点增强处理的步骤，可以包括：

确定各真实星点的区域边框，并将所述区域边框进行预设比例的放大处理；

将放大处理前的区域边框内的像素特征，对应叠加到放大处理后的区域边框内，以增强各真实星点的像素特征。

如图3至图5所示，对检测到的星点区域的区域边框进行放大处理，对放大处理前后的中心区域进行融合叠加，得到增强的星点效果。

根据本公开的一种具体实施方式，所述融合多帧所述初始星空图像得到融合星空图像的步骤之前，所述方法还包括：

对各帧初始星空图像的初始星点进行星点增强处理。

如图2中虚线框所示，在上述将多帧融合后的真实星点进行星点增强处理的方案之外，本实施方式在多帧融合前各单帧图像也进行星点增强处理，这样可以双重强化星点区域的像素特征，提高星点亮度值。

实施例2

参见图6，为本发明实施例提供的一种星空图像获取装置的模块框图。如图6所示，所述星空图像获取装置600包括：

采集模块601，用于获取终端设备采集的待拍摄区域的实时环境照度值；

调整模块602，用于根据环境照度值与拍摄参数的对应关系，调整所述终端设备的拍摄参数，其中，所述拍摄参数包括曝光时间和感光度数据；

获取模块603，用于获取所述待拍摄区域的输出星空图像。

根据本公开的一种具体实施方式，所述调整模块602用于：

根据暗空级别与环境照度值的映射关系，获取所述实时环境照度值对应的实时暗空级别；

根据暗空级别与拍摄参数的对应关系，查找所述实时暗空级别对应的目标曝光时间和目标感光度；

按照所述目标曝光时间和所述目标感光度调整所述终端设备的拍摄参数。

根据本公开的一种具体实施方式，所述调整模块602用于的步骤，包括：

根据公式

其中，Range[i]表示暗空级别，Lux

根据本公开的一种具体实施方式，所述获取模块603用于：

连续采集所述待拍摄区域的多帧初始星空图像；

融合多帧所述初始星空图像得到融合星空图像，并根据初始星空图像中的初始星点确定融合星空图像中的真实星点；

对所述融合星空图像的真实星点进行星点增强处理，得到所述输出星空图像。

根据本公开的一种具体实施方式，所述获取模块603用于：

确定各真实星点的区域边框，并将所述区域边框进行预设比例的放大处理；

将放大处理前的区域边框内的像素特征，对应叠加到放大处理后的区域边框内，以增强各真实星点的像素特征。

根据本公开的一种具体实施方式，所述获取模块603用于：

对各帧初始星空图像的初始星点进行星点增强处理。

根据本公开的一种具体实施方式，所述获取模块603用于：

将多帧所述初始星空图像进行图层叠加，得到所述融合星空图像；

标记所述融合星空图像上包含初始星点的连通区域，以获得至少两个基础星轨；

根据全部基础星轨的星轨方向确定目标星轨；

根据所述目标星轨标记所述融合星空图像的真实星点。

此外，本发明实施例提供了一种终端设备，包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序在所述处理器运行时执行上述实施例所述的星空图像获取方法。

另外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序在处理器上运行时执行上述实施例所述的星空图像获取方法。

可以理解，本发明实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(Electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本文描述的系统和方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

在一些实施方式中，存储器、存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者他们的子集，或者他们的扩展集：操作系统、和应用程序。

其中，操作系统，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序，包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序中。

在本发明实施例中，通过调用存储器存储的程序或指令，具体的，可以是应用程序中存储的程序或指令，处理器用于执行上述的交互方法。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。