本發(fā)明涉及一種目標(biāo)成像方法，特別是涉及一種基于雙相機(jī)陣列的合成孔徑目標(biāo)多視角成像方法。

背景技術(shù)：
文獻(xiàn)“Anovelmulti-objectdetectionmethodincomplexsceneusingsyntheticapertureimaging，PatternRecognition，2012,p1637–1658，April2012”公開了一種基于單相機(jī)陣列的動目標(biāo)成像方法。該方法首先選定某一個相機(jī)視角作為參考視角，通過基于混合高斯模型的背景差對各個視角獲得的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行前景提取，然后將獲得的各個前景概率圖像通過平面加視差的方法投影到不同深度，并加和求均值。采用一個給定的閾值對合成后的前景概率圖進(jìn)行統(tǒng)計即可獲得最終目標(biāo)所在的深度，從而較好的解決了相機(jī)陣列合成孔徑成像中動目標(biāo)成像問題。然而，該方法僅適用于動態(tài)變化的目標(biāo)成像，且當(dāng)目標(biāo)間深度差距較小時，這種方法將會失效。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有目標(biāo)成像方法成像精度低的不足，本發(fā)明提供一種基于雙相機(jī)陣列的合成孔徑目標(biāo)多視角成像方法。該方法采用前后對稱的雙面棋盤標(biāo)定板，選定兩相機(jī)陣列平面的交線作為所有聚焦平面簇的交線，利用Scheimpflug布局對雙相機(jī)陣列進(jìn)行標(biāo)定，依據(jù)各相機(jī)投影在聚焦平面的方差對各個深度合成孔徑圖像進(jìn)行統(tǒng)計，最終獲得目標(biāo)所在最優(yōu)聚焦平面的成像結(jié)果。在充分利用多視角信息的基礎(chǔ)上，不依賴于目標(biāo)狀態(tài)信息，解決多個相機(jī)陣列聯(lián)動時合成孔徑目標(biāo)成像問題，即在一定的范圍內(nèi)，用雙相機(jī)陣列的互信息共享，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)多視角成像，可以提高目標(biāo)間深度差距較小時成像的精度。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于雙相機(jī)陣列的合成孔徑目標(biāo)多視角成像方法，其特點(diǎn)是包括以下步驟：步驟一、采用前后對稱的雙面棋盤標(biāo)定版，選定兩相機(jī)陣列平面的交線作為所有聚焦平面簇的交線，利用Scheimpflug配置對雙相機(jī)陣列進(jìn)行標(biāo)定。平面πr為選定的參考平面，k為兩相機(jī)陣列平面的交線。利用雙面黑白格對稱標(biāo)定板，分別在距平面πr不同角度且均相交于k的若干平面上對雙相機(jī)陣列進(jìn)行標(biāo)定，獲得相機(jī)間距離參數(shù)ΔX，應(yīng)用公式(1)得到視差Δp式中，θ為任意平面與某一相機(jī)陣列的夾角大小，r為參考平面與該相機(jī)陣列的夾角?；谝暡睿瑢⒏飨鄼C(jī)陣列聚焦平面，投影至相交于直線k的平面簇上，應(yīng)用公式(2)獲得在穿過k任意傾斜角度平面的合成孔徑成像結(jié)果式中，為相機(jī)陣列中各視角投影在參考平面πr的投影圖像N為單相機(jī)陣列中的相機(jī)數(shù)目，i為相機(jī)序號。步驟二、采用基于方差的合成孔徑成像算法對各個深度合成孔徑圖像進(jìn)行統(tǒng)計，應(yīng)用公式(3)計算各視角各對應(yīng)像素m的方差其中式中，為聚焦角度θ上對應(yīng)m點(diǎn)的均值。設(shè)一個角度范圍為D。在統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，當(dāng)焦平面接近最優(yōu)聚焦角度時，目標(biāo)上對應(yīng)像素點(diǎn)m的方差將會越接近于H，H為一接近于0的值，應(yīng)用公式(5)得到m在角度θ的標(biāo)記值在當(dāng)前存在目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)，搜索角度范圍中最優(yōu)角度是D中具有最小方差的角度，即d＝argminD{var(I)}.(6)式中，d為某一相機(jī)陣列在探測區(qū)域D中的最優(yōu)角度。步驟三、從每個相機(jī)的參考視角中的位置確定合成孔徑成像中的各像素值。通過被標(biāo)記的合成孔徑成像得到每個相機(jī)視角在不同深度的被標(biāo)記的參考平面圖像。再應(yīng)用公式(8)將參考平面上每個相機(jī)視角的所有深度范圍內(nèi)的標(biāo)記單獨(dú)融合。式中，&&表示在同一位置不同深度的每個標(biāo)記的與操作。f表示某像素點(diǎn)的標(biāo)記，若θ從0到π，中有一個標(biāo)記為0，則為0，否則為1。將被標(biāo)記的參考圖像投影至第二相機(jī)陣列目標(biāo)平面。計算每個相機(jī)視角的圖像的平均值并去除被標(biāo)記為0的像素。通過應(yīng)用公式(9)去除遮擋后得到最終的透視結(jié)果。式中，為最終的透視結(jié)果。本發(fā)明的有益效果是：該方法采用前后對稱的雙面棋盤標(biāo)定板，選定兩相機(jī)陣列平面的交線作為所有聚焦平面簇的交線，利用Scheimpflug布局對雙相機(jī)陣列進(jìn)行標(biāo)定，依據(jù)各相機(jī)投影在聚焦平面的方差對各個深度合成孔徑圖像進(jìn)行統(tǒng)計，最終獲得目標(biāo)所在最優(yōu)聚焦平面的成像結(jié)果。在充分利用多視角信息的基礎(chǔ)上，不依賴于目標(biāo)狀態(tài)信息，解決多個相機(jī)陣列聯(lián)動時合成孔徑目標(biāo)成像問題，即在一定的范圍內(nèi)，用雙相機(jī)陣列的互信息共享，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)多視角成像。本發(fā)明采用雙相機(jī)陣列布局模式，充分利用多相機(jī)視角信息，依據(jù)各相機(jī)投影在聚焦平面的方差對各個深度合成孔徑圖像進(jìn)行統(tǒng)計，對目標(biāo)最優(yōu)深度進(jìn)行估計；不依賴于目標(biāo)狀態(tài)信息，解決多個相機(jī)陣列聯(lián)動時合成孔徑成像中目標(biāo)深度近似導(dǎo)致的成像失敗問題，有效提高了目標(biāo)間深度差距較小時多相機(jī)陣列視角成像的精度。下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明作詳細(xì)說明。具體實(shí)施方式本發(fā)明基于雙相機(jī)陣列的合成孔徑目標(biāo)多視角成像方法具體步驟如下：1、雙相機(jī)陣列布局及參數(shù)優(yōu)化。首先對雙相機(jī)陣列的布局及參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。假定從每一個相機(jī)中捕獲圖像序列Ci，i＝1…N，兩相機(jī)平面分別為πa和πb，將雙相機(jī)陣列相機(jī)平面互成90度夾角布局，同時假設(shè)參考平面為πr其角度為r，任意焦平面為πθ，a其與相機(jī)陣列平面πa平面夾角為θ，在該布局中參考平面πr及任意焦平面πθ均相交于雙相機(jī)平面交線k。在該布局中聚焦平面投影變換被簡化為從πr的坐標(biāo)系到指定的焦平面πθ，a的平移變換。利用雙面黑白格對稱標(biāo)定板，分別在距平面πr不同角度且均相交于k的若干平面上對雙相機(jī)陣列進(jìn)行標(biāo)定，獲得相機(jī)間距離參數(shù)ΔX，然后應(yīng)用公式(1)得到視差Δp?；谝暡?，可將各相機(jī)陣列聚焦平面，投影至相交于直線k的平面簇上，應(yīng)用公式(2)獲得在穿過k任意傾斜角度平面的合成孔徑成像結(jié)果，式中，為相機(jī)陣列中各視角投影在參考平面πr的投影圖像N為單相機(jī)陣列中的相機(jī)數(shù)目，i為相機(jī)序號。2、雙相機(jī)陣列合成孔徑目標(biāo)最優(yōu)深度估計。采用合成孔徑成像可以透視遮擋物體，然而當(dāng)目標(biāo)與遮擋間深度接近時，傳統(tǒng)的合成孔徑成像算法將會失效。采用雙相機(jī)陣列，同時對探測范圍進(jìn)行計算。應(yīng)算公式(3)計算各視角各對應(yīng)像素m的方差其中式中，為聚焦角度θ上對應(yīng)m點(diǎn)的均值。設(shè)一個角度范圍為D，在統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，當(dāng)焦平面接近最優(yōu)聚焦角度時，目標(biāo)上對應(yīng)像素點(diǎn)m的方差將會越接近于H，H為一接近于0的值，應(yīng)用公式(5)得到m在角度θ的標(biāo)記值在當(dāng)前存在目標(biāo)區(qū)域范圍內(nèi)，搜索角度范圍中最優(yōu)角度是D中具有最小方差的角度，即d＝argminD{var(I)}.(6)式中，d為某一相機(jī)陣列在探測區(qū)域D中的最優(yōu)角度。3、雙相機(jī)陣列合成孔徑成像。通過被標(biāo)記的合成孔徑成像得到每個相機(jī)視角在不同深度的被標(biāo)記的參考平面圖像。應(yīng)用公式(7)，從每個相機(jī)視角的參考視角中的位置確定合成孔徑成像中的各像素值。然后應(yīng)用公式(8)將參考平面上每個相機(jī)視角的所有深度范圍內(nèi)的標(biāo)記單獨(dú)融合。式中，&&表示在同一位置不同深度的每個標(biāo)記的與操作。f表示某像素點(diǎn)的標(biāo)記，若θ從0到π，中有一個標(biāo)記為0，則為0，否則為1。將被標(biāo)記的參考圖像投影至第二相機(jī)陣列目標(biāo)平面。計算每個相機(jī)視角的圖像的平均值并去除被標(biāo)記為0的像素。因此通過去除遮擋應(yīng)用公式(9)可得最終的透視結(jié)果。式中，為最終的透視結(jié)果。因采用斜平面簇加視差法，且使用雙相機(jī)陣列，解決了目標(biāo)深度近似問題，因此優(yōu)于單相機(jī)陣列探測方法。