專利名稱：一種多視角拍攝進(jìn)行孔徑合成成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多視角拍攝進(jìn)行準(zhǔn)確孔徑合成圖像的方法，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)成像系統(tǒng)中，相機(jī)的景深隨對焦距離的增加而增加，隨光圈的增加而減小。為了達(dá)到某些特殊拍攝效果，如突出表現(xiàn)某一感興趣的物體，需要采用較小的景深成像系統(tǒng)。而相機(jī)和目標(biāo)物體間的距離往往是 不能改變的，即對焦距離固定，這種情況下，可以采用大光圈(孔徑)的相機(jī)獲取小景深成像效果。相機(jī)的光圈越大就越能更多的記錄從不同方向發(fā)出的光線。但是相機(jī)的光圈不能過大，過大的光圈將使鏡頭的像差畸變等急劇增加。為了解決這個問題，可以利用普通相機(jī)多視角拍攝目標(biāo)物體，對拍攝得到的圖像進(jìn)行計算合成，達(dá)到孔徑合成成像的效果。在這種多視角拍攝的孔徑合成成像系統(tǒng)中，成像景深范圍極小。如果感興趣的物體位于成像系統(tǒng)對焦面上，則其合成孔徑圖像清晰，而處于景深外的物體，由于其彌散斑直徑正比于孔徑大小，將會離焦虛化，從而達(dá)到突出感興趣目標(biāo)的目的。這種孔徑合成成像系統(tǒng)中，一般采用單相機(jī)或者相機(jī)陣列對目標(biāo)場景進(jìn)行多視角拍攝的圖像采集。為提高合成孔徑圖像的清晰度和準(zhǔn)確度，需要對每個相機(jī)采集的圖像進(jìn)行幾何校正，因為拍攝過程中各相機(jī)視角存在位置偏差。之后將幾何校正之后的圖像用于目標(biāo)圖像合成的重采樣。在已有技術(shù)中，孔徑合成的主要方法是利用平面相機(jī)陣列獲取多視角圖像。假設(shè)所有相機(jī)的光心都位于同一平面上，利用平面視差法標(biāo)定相機(jī)間的相對位置。根據(jù)視差和目標(biāo)深度及相機(jī)間相對位置的關(guān)系，對圖像進(jìn)行整像素平移，以抵消目標(biāo)在不同視角拍攝造成的視差，即將所有圖像對焦至目標(biāo)平面。將所有對焦至目標(biāo)平面的圖像進(jìn)行疊加和平均，這樣位于對焦平面上的物體清晰，而處在對焦平面外的物體由于視差將會虛化彌散，達(dá)到突出感興趣目標(biāo)的效果。因此，在現(xiàn)有的多視角拍攝進(jìn)行孔徑合成成像的技術(shù)中，存在以下缺點在實際安裝中難以嚴(yán)格達(dá)到所有拍攝角度的相機(jī)光心位于同一平面；對原始圖像序列進(jìn)行整像素的平移以對焦到感興趣的平面忽略了其視差存在非整像素的可能性，降低了合成孔徑圖像的清晰度；對所有對焦后的圖像進(jìn)行疊加平均相當(dāng)于對原始圖像進(jìn)行低通濾波，損失了目標(biāo)圖像的高頻細(xì)節(jié)信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種多視角拍攝進(jìn)行孔徑合成成像方法，提高感興趣目標(biāo)圖像的對比度和清晰度。—種多視角拍攝進(jìn)行孔徑合成成像方法，包括以下幾個步驟步驟一采用平面射影變換，對原始圖像序列進(jìn)行坐標(biāo)變換，重采樣合成對焦到非感興趣平面的圖像序列；
步驟二 根據(jù)方差閾值法，對對焦到非感興趣平面的像點進(jìn)行識別，并在原始圖像序列里去除非感興趣目標(biāo)平面Π的像點；步驟三根據(jù)平面射影變換，對去除非感興趣目標(biāo)的原始圖像序列進(jìn)行坐標(biāo)變換；步驟四綜合所有經(jīng)變換后的圖像坐標(biāo)，重采樣合成感興趣目標(biāo)平面，得的目標(biāo)圖像；本發(fā)明的優(yōu)點在于(I)本發(fā)明通過多次平面射影變換的方法，準(zhǔn)確地對感興趣目標(biāo)平面進(jìn)行透視成像，校正了平面相機(jī)陣列的安裝誤差，提高了感興趣目標(biāo)的對比度和清晰度。(2)本發(fā)明通過采用對多張圖像重采樣的方法，盡量保留了感興趣目標(biāo)的高頻細(xì)節(jié)信息，進(jìn)一步提高感興趣目標(biāo)的圖像清晰度。


圖I是本發(fā)明的具體實施方式
提供的多視角成像系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的具體實施方式
提供的多視角拍攝的原始圖像序列其中的一張；圖3是本發(fā)明的具體實施方式
提供的采用現(xiàn)有技術(shù)方案的孔徑合成圖像；圖4是本發(fā)明的具體實施方式
提供的采用本發(fā)明技術(shù)方案的孔徑合成圖像圖；圖5是本發(fā)明的具體實施方式
提供的多視角拍攝進(jìn)行孔徑合成成像算法的流程圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。一種多視角拍攝進(jìn)行孔徑合成成像方法，流程如圖5所示，包括以下幾個步驟步驟一采用平面射影變換，對原始圖像序列進(jìn)行坐標(biāo)變換，重采樣合成對焦到非感興趣平面的圖像序列；對不同視角的原始圖像序列進(jìn)行平面射影變換，將所有圖像對焦到非感興趣目標(biāo)平面Π上,具體為
權(quán)利要求
1.一種多視角拍攝進(jìn)行孔徑合成成像方法，其特征在于，包括以下幾個步驟 步驟一采用平面射影變換，對原始圖像序列進(jìn)行坐標(biāo)變換，重采樣合成對焦到非感興趣平面的圖像序列； 對不同視角的原始圖像序列進(jìn)行平面射影變換，將所有圖像對焦到非感興趣目標(biāo)平面Π上，具體為 3 =Hm* y, I J |_ I 其中[Xi Ii 1]7是相機(jī)陣列中第i個相機(jī)所獲得的包含感興趣目標(biāo)場景的原始圖像齊次坐標(biāo)，其坐標(biāo)單位為像素，Hni是原始圖像對焦到非感興趣平面Π的平面射影矩陣，[xni yni 1]T是原始圖像坐標(biāo)，[Xi Yi 1]Τ為經(jīng)平面射影變換Hni對應(yīng)的齊次坐標(biāo)； 取第i張原始圖像，將平面射影變換后的坐標(biāo)[xni yni 1]τ進(jìn)行雙線性重采樣，得到·原始圖像對焦到非感興趣目標(biāo)平面Π的圖像Ini ； 同理，對其它原始圖像序列進(jìn)行上述操作，得到對焦到非感興趣目標(biāo)平面的圖像序列； 步驟二 根據(jù)方差閾值法，對對焦到非感興趣平面的像點進(jìn)行識別，并在原始圖像序列里去除非感興趣目標(biāo)平面Π的像點； 采用方差閾值法判斷非感興趣目標(biāo)平面Π的坐標(biāo)在對焦到非感興趣目標(biāo)平面Π的圖像序列Ipi的坐標(biāo)[X。。y。。1]τ;則非感興趣目標(biāo)平面Π的坐標(biāo)在第i張原始圖像的坐標(biāo)[X(K;iYoci 1]T 為—λ·; =Hw· y c i J L1 其中在原圖1中將坐標(biāo)[X(K;i yoci 1]7的鄰域整像素全部剔除，即灰度設(shè)置為0，生成在原圖基礎(chǔ)上去除非感興趣目標(biāo)平面Π的圖像Γ i； 當(dāng)非感興趣目標(biāo)為覆蓋了一定的深度范圍時，判斷所有深度非感興趣平面是否全部去除，如果是，則進(jìn)入步驟三，否則，返回步驟一，在合成目標(biāo)圖像之前，反復(fù)使用步驟一、二，逐次消除各深度平面內(nèi)的非感興趣目標(biāo)； 步驟三根據(jù)平面射影變換，對去除非感興趣目標(biāo)的原始圖像序列進(jìn)行坐標(biāo)變換； 對去除非感興趣目標(biāo)的圖像Γ i進(jìn)行平面射影變換，對焦到目標(biāo)平面上； _χ·] Γχ-；jw =Hobll* y't I J I 其中Htjbji是圖像I' 3寸焦到目標(biāo)的平面射影矩陣，[Xtjbji y(Aji 1]τ是圖像Γ i坐標(biāo)[Xi Ii I] T經(jīng)目標(biāo)平面射影變換對應(yīng)的齊次坐標(biāo)；步驟四綜合所有經(jīng)變換后的圖像坐標(biāo)，重采樣合成感興趣目標(biāo)平面，得的目標(biāo)圖像；通過上述步驟得到N組去除非感興趣目標(biāo)且對焦到目標(biāo)平面的坐標(biāo)[Xtjbjl yobJ1 l]Tr··[xobJi Yobji 1]T，··· [XobjN YobjN 1]T，對這N組坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙線性重采樣,合成對焦到目標(biāo)平面的圖像，最后，得到目標(biāo)圖像； 當(dāng)目標(biāo)物體有一定的深度范圍時，判斷感興趣目標(biāo)物體各個深度平面的目標(biāo)圖像是否全部獲取，如果是，得到目標(biāo)物體在各深度處的合成孔徑切片圖像，對各切片圖像進(jìn)行圖像融合，得到被遮攔目標(biāo)物體的完整合成大孔徑圖像；否則，返回步驟三。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多視角拍攝進(jìn)行孔徑合成成像方法，其特征在于，所述的步驟一中，Hni由第i個相機(jī)的視角和對焦到非感興趣目標(biāo)平面的視角的相對位置共同決定，計算Hni采用計算機(jī)視覺中的直接線性變換。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多視角拍攝進(jìn)行孔徑合成成像方法，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，包括以下幾個步驟步驟一采用平面射影變換，對原始圖像序列進(jìn)行坐標(biāo)變換，重采樣合成對焦到非感興趣平面的圖像序列；步驟二根據(jù)方差閾值法，對對焦到非感興趣平面的像點進(jìn)行識別，并在原始圖像序列里去除非感興趣目標(biāo)平面∏的像點；步驟三根據(jù)平面射影變換，對去除非感興趣目標(biāo)的原始圖像序列進(jìn)行坐標(biāo)變換；步驟四綜合所有經(jīng)變換后的圖像坐標(biāo)，重采樣合成感興趣目標(biāo)平面，得的目標(biāo)圖像；本發(fā)明通過多次平面射影變換的方法，準(zhǔn)確地對感興趣目標(biāo)平面進(jìn)行透視成像，校正了平面相機(jī)陣列的安裝誤差，提高了感興趣目標(biāo)的對比度和清晰度。
文檔編號G06T7/00GK102968784SQ20121039390
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者袁艷, 顏玉慧, 蘇麗娟 申請人:北京航空航天大學(xué)