本發(fā)明涉及一種圖像處理方法，特別是涉及一種用于光學(xué)場(chǎng)景圖像的快速擴(kuò)充方法。

背景技術(shù)：

光學(xué)場(chǎng)景仿真系統(tǒng)需要加載實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)試。由于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采集設(shè)備和光學(xué)成像場(chǎng)景生成器的視場(chǎng)角可能不同，有時(shí)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)并不能完全匹配光學(xué)成像場(chǎng)景生成器。當(dāng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)視場(chǎng)角過大時(shí)可以直接進(jìn)行裁剪；但當(dāng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)視場(chǎng)角過小不能完全覆蓋光學(xué)成像場(chǎng)景生成器時(shí)，需要在不影響現(xiàn)有數(shù)據(jù)的前提下對(duì)實(shí)測(cè)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)充。簡單的單色背景填充方法可能會(huì)引起光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)的誤操作，因此需要結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行外延式的擴(kuò)充，使得實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的圖像能夠平滑的擴(kuò)充至光學(xué)場(chǎng)景生成器的整個(gè)視場(chǎng)，同時(shí)保證新擴(kuò)充的圖像數(shù)據(jù)不會(huì)對(duì)光學(xué)探測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于光學(xué)場(chǎng)景圖像的快速擴(kuò)充方法，解決實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與光學(xué)成像場(chǎng)景生成器視場(chǎng)角不匹配的問題，在不影響探測(cè)系統(tǒng)工作的前提下按照?qǐng)鼍吧善饕晥?chǎng)角對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效擴(kuò)充。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種用于光學(xué)場(chǎng)景圖像的快速擴(kuò)充方法，該方法的步驟包括：

s1、獲取實(shí)測(cè)圖像，并確定該圖像的擴(kuò)充圖像尺寸和擴(kuò)充算子；

s2、計(jì)算圖像中單個(gè)像素點(diǎn)的數(shù)值，并從內(nèi)到外進(jìn)行逐層擴(kuò)充；

s3、分別獲取順時(shí)針和逆時(shí)針的擴(kuò)充圖像；

s4、對(duì)獲取的順時(shí)針擴(kuò)充圖像和逆時(shí)針擴(kuò)充圖像取平均值，獲得最終擴(kuò)充的圖像。

優(yōu)選地，所述步驟s1包括：

s11、獲取尺寸為m0×n0的實(shí)測(cè)圖像；

s12、根據(jù)視場(chǎng)角與像素的轉(zhuǎn)換關(guān)系確定擴(kuò)充后圖像的最大尺寸為m1×n1，該擴(kuò)充后圖像的圖像中心區(qū)域?yàn)閷?shí)測(cè)圖像m0×n0的圖像數(shù)據(jù)，其余部分為擴(kuò)充數(shù)據(jù)；

s13、根據(jù)擴(kuò)充圖像的尺寸和像素，選用歸一化擴(kuò)充算子對(duì)圖像進(jìn)行擴(kuò)充；

s14、為擴(kuò)充圖像準(zhǔn)備臨時(shí)圖像數(shù)據(jù)i^a，i^b，i^c，臨時(shí)圖像的大小均為(m0+2d+8)×(n0+2d+8)，其中，d為擴(kuò)充層數(shù)，其值為不小于(m1-m0)/2和(n1-n0)/2的最小整數(shù)，臨時(shí)圖像數(shù)據(jù)i^a，i^b，i^c的中心m0×n0區(qū)域數(shù)值設(shè)置為i⁰，其余區(qū)域均為0.

優(yōu)選地，該方法采用9階服從高斯分布的歸一化擴(kuò)充算子。

優(yōu)選地，所述步驟s2包括：

s21、將擴(kuò)充算子中心移動(dòng)到待計(jì)算的某個(gè)點(diǎn)，使算子作用到以該點(diǎn)為中心9乘9大小的區(qū)域上，將對(duì)應(yīng)位置的數(shù)值相乘并累加可得：

s22、對(duì)上述公式進(jìn)行補(bǔ)償，可得：

s23、根據(jù)步驟s21和s22的計(jì)算公式，確定計(jì)算的某個(gè)點(diǎn)的數(shù)值：

優(yōu)選地，所述步驟s3中所述順時(shí)針擴(kuò)充圖像包括：

s31、以實(shí)測(cè)圖像占據(jù)臨時(shí)圖像i^a的中心區(qū)域，以中心區(qū)域i⁰的左上角點(diǎn)在i^a上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為起點(diǎn)，順時(shí)針逐點(diǎn)計(jì)算數(shù)值，完成單層擴(kuò)充；

s32、由內(nèi)層至外層依次擴(kuò)充，直至擴(kuò)充至d層位置，獲得順時(shí)針擴(kuò)充后的臨時(shí)圖像i^a。

優(yōu)選地，所述步驟s3中所述逆時(shí)針擴(kuò)充圖像包括：

s33、以實(shí)測(cè)圖像占據(jù)臨時(shí)圖像i^b的中心區(qū)域，以中心區(qū)域i⁰的左上角點(diǎn)在i^b上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為起點(diǎn)，逆時(shí)針逐點(diǎn)計(jì)算數(shù)值，完成單層擴(kuò)充；

s34、由內(nèi)層至外層依次擴(kuò)充，直至擴(kuò)充至d層位置，獲得逆時(shí)針擴(kuò)充后的臨時(shí)圖像i^b。

優(yōu)選地，所述步驟s4包括：

s41、將順時(shí)針擴(kuò)充后的臨時(shí)圖像i^a和逆時(shí)針擴(kuò)充后的臨時(shí)圖像i^b取平均值：i^ab＝(i^a+i^b)/2；

s42、將擴(kuò)充算子逐點(diǎn)作用到i^ab上，可得：

s43、將i^c中心m0×n0區(qū)域數(shù)值設(shè)置為i⁰，并按照m1×n1進(jìn)行裁剪，去掉邊緣部分，最終得到擴(kuò)充后的圖像。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明所述技術(shù)方案，解決了仿真試驗(yàn)中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與光學(xué)成像場(chǎng)景生成器視場(chǎng)角不匹配時(shí)的應(yīng)用問題，能夠在不影響探測(cè)系統(tǒng)工作的前提下按照?qǐng)鼍吧善饕晥?chǎng)角對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速擴(kuò)充，保障了光學(xué)仿真試驗(yàn)的順利進(jìn)行，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；

圖1示出本發(fā)明所述擴(kuò)充方法的方法流程圖；

圖2示出本發(fā)明所述單點(diǎn)數(shù)值計(jì)算的示意圖；

圖3示出本發(fā)明所述順時(shí)針圖像擴(kuò)充的示意圖。

附圖標(biāo)號(hào)

1、擴(kuò)充算子，2、未擴(kuò)充的圖像點(diǎn)，3、已擴(kuò)充/原有的圖像點(diǎn)，4、待擴(kuò)充。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明公開了一種用于光學(xué)場(chǎng)景圖像的快速擴(kuò)充方法，該方法的步驟包括：

s1、獲取實(shí)測(cè)圖像，并確定該圖像的擴(kuò)充圖像尺寸和擴(kuò)充算子；所述步驟s1包括：

s11、獲取尺寸為m0×n0的實(shí)測(cè)圖像；

s12、根據(jù)視場(chǎng)角與像素的轉(zhuǎn)換關(guān)系確定擴(kuò)充后圖像的最大尺寸為m1×n1，該擴(kuò)充后圖像的圖像中心區(qū)域?yàn)閷?shí)測(cè)圖像m0×n0的圖像數(shù)據(jù)，其余部分為擴(kuò)充數(shù)據(jù)；

s13、根據(jù)擴(kuò)充圖像的尺寸和像素，選用9階服從高斯分布的歸一化擴(kuò)充算子對(duì)圖像進(jìn)行擴(kuò)充；

s14、為擴(kuò)充圖像準(zhǔn)備臨時(shí)圖像數(shù)據(jù)i^a，i^b，i^c，臨時(shí)圖像的大小均為(m0+2d+8)×(n0+2d+8)，其中，d為擴(kuò)充層數(shù)，其值為不小于(m1-m0)/2和(n1-n0)/2的最小整數(shù)，臨時(shí)圖像數(shù)據(jù)i^a，i^b，i^c的中心m0×n0區(qū)域數(shù)值設(shè)置為i⁰，其余區(qū)域均為0。

s2、計(jì)算圖像中單個(gè)像素點(diǎn)的數(shù)值，并從內(nèi)到外進(jìn)行逐層擴(kuò)充；所述步驟s2包括：

s21、將擴(kuò)充算子中心移動(dòng)到待計(jì)算的某個(gè)點(diǎn)，使算子作用到以該點(diǎn)為中心9乘9大小的區(qū)域上，將對(duì)應(yīng)位置的數(shù)值相乘并累加可得：

s22、對(duì)上述公式進(jìn)行補(bǔ)償，可得：

s23、根據(jù)步驟s21和s22的計(jì)算公式，確定計(jì)算的某個(gè)點(diǎn)的數(shù)值：

s3、分別獲取順時(shí)針和逆時(shí)針的擴(kuò)充圖像；所述步驟s3中所述順時(shí)針擴(kuò)充圖像包括：

s31、以實(shí)測(cè)圖像占據(jù)臨時(shí)圖像i^a的中心區(qū)域，以中心區(qū)域i⁰的左上角點(diǎn)在i^a上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為起點(diǎn)，順時(shí)針逐點(diǎn)計(jì)算數(shù)值，完成單層擴(kuò)充；

s32、由內(nèi)層至外層依次擴(kuò)充，直至擴(kuò)充至d層位置，獲得順時(shí)針擴(kuò)充后的臨時(shí)圖像i^a。

所述步驟s3中所述逆時(shí)針擴(kuò)充圖像包括：

s33、以實(shí)測(cè)圖像占據(jù)臨時(shí)圖像i^b的中心區(qū)域，以中心區(qū)域i⁰的左上角點(diǎn)在i^b上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為起點(diǎn)，逆時(shí)針逐點(diǎn)計(jì)算數(shù)值，完成單層擴(kuò)充；

s34、由內(nèi)層至外層依次擴(kuò)充，直至擴(kuò)充至d層位置，獲得逆時(shí)針擴(kuò)充后的臨時(shí)圖像i^b。

s4、對(duì)獲取的順時(shí)針擴(kuò)充圖像和逆時(shí)針擴(kuò)充圖像取平均值，獲得最終擴(kuò)充的圖像；所述步驟s4包括：

s41、將順時(shí)針擴(kuò)充后的臨時(shí)圖像i^a和逆時(shí)針擴(kuò)充后的臨時(shí)圖像i^b取平均值：i^ab＝(i^a+i^b)/2；

s42、將擴(kuò)充算子逐點(diǎn)作用到i^ab上，可得：

s43、將i^c中心m0×n0區(qū)域數(shù)值設(shè)置為i⁰，并按照m1×n1進(jìn)行裁剪，去掉邊緣部分，最終得到擴(kuò)充后的圖像。

下面通過一組實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

本實(shí)例提供一種光學(xué)場(chǎng)景圖像快速擴(kuò)充方法，該方法的具體步驟為：

第一步確定圖像尺寸和擴(kuò)充算子

假設(shè)實(shí)測(cè)圖像尺寸為m0×n0，根據(jù)視場(chǎng)角與像素的轉(zhuǎn)換關(guān)系確定擴(kuò)充后的圖像尺寸為m1×n1，其中圖像中心m0×n0區(qū)域?qū)?yīng)圖像為實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，其余部分為擴(kuò)充數(shù)據(jù)。設(shè)實(shí)測(cè)圖像為i⁰，表示實(shí)測(cè)圖像中第(i,j)個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)值。

選取9階服從高斯分布的歸一化擴(kuò)充算子：

pi,j表示算子中第(i,j)個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)值。

設(shè)定臨時(shí)圖像數(shù)據(jù)i^a,i^b,i^c，大小均為(m0+2d+8)×(n0+2d+8)。其中d為不小于(m1-m0)/2和(n1-n0)/2的最小整數(shù)，d的選取是為保證數(shù)據(jù)處理過程中圖像向四個(gè)方向擴(kuò)充的層數(shù)一致，d即為一共需要擴(kuò)充的層數(shù)。將i^a,i^b,i^c中心m0×n0區(qū)域數(shù)值設(shè)置為i⁰，其余區(qū)域均為0。

第二步計(jì)算單點(diǎn)數(shù)值

本發(fā)明采用從內(nèi)到外的逐層擴(kuò)充方法，在擴(kuò)充過程中，對(duì)于臨時(shí)圖像i^a中待計(jì)算的某個(gè)點(diǎn)其周圍8個(gè)點(diǎn)的數(shù)值不可能同時(shí)為0。將擴(kuò)充算子中心移到該點(diǎn)，使算子作用到以該點(diǎn)為中心9乘9大小的區(qū)域上，將對(duì)應(yīng)位置的數(shù)值相乘并累加可得：

由于周圍9×9的區(qū)域中至少有一半是未擴(kuò)充的零值，擴(kuò)充算子作用到零值上便不再具有歸一化的特性，因此需要對(duì)上述公式進(jìn)行補(bǔ)償，可得：

其中表示對(duì)取符號(hào)(零值為0，其他為1)，p表示歸一化擴(kuò)充算子。最終得到臨時(shí)圖像i^a中單點(diǎn)(x,y)的數(shù)值：

如圖2所示，單點(diǎn)的數(shù)值計(jì)算主要利用了以該點(diǎn)為中心點(diǎn)的模板區(qū)域內(nèi)非零點(diǎn)的信息(圖中非零點(diǎn)為模板內(nèi)中心點(diǎn)左下方的40個(gè)點(diǎn))。

第三步獲取順時(shí)針擴(kuò)充圖像

在第一步獲取的圖像i^a中，原圖像i⁰的信息占據(jù)了中間m0×n0的區(qū)域，i⁰左上角點(diǎn)在i^a上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為從該點(diǎn)上方的數(shù)據(jù)點(diǎn)開始，按照“右-下-左-上”的順時(shí)針順序，采用第二步的方法進(jìn)行四個(gè)方向的逐點(diǎn)數(shù)值計(jì)算，完成單層擴(kuò)充。同理，按照上述方法由內(nèi)到外依次完成d層擴(kuò)從，最終得到圖像i^a。順時(shí)針擴(kuò)充的整個(gè)擴(kuò)充方式如圖3所示。

第四步獲取逆時(shí)針擴(kuò)充圖像

在第一步獲取的圖像i^b中，原圖像i⁰的信息占據(jù)了中間m0×n0的區(qū)域，i⁰左上角點(diǎn)在i^b上對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)為從該點(diǎn)上方的數(shù)據(jù)點(diǎn)開始，按照“左-下-右-上”的逆時(shí)針順序，采用第二步的方法進(jìn)行四個(gè)方向的逐點(diǎn)數(shù)值計(jì)算，完成單層擴(kuò)充。同理，按照上述方法由內(nèi)到外依次完成d層擴(kuò)從，最終得到圖像i^b，按照逆時(shí)針的順序逐層擴(kuò)充圖像，得到i^b。

第五步獲取最終擴(kuò)充圖像

將第三步順時(shí)針擴(kuò)充的圖像i^a和第四步逆時(shí)針擴(kuò)充的圖像i^b取平均可得：

i^ab＝(i^a+i^b)/2

將擴(kuò)充算子逐點(diǎn)作用到i^ab上，可得：

將i^c中心m0×n0區(qū)域數(shù)值設(shè)置為i⁰，并按照m1×n1進(jìn)行裁剪，去掉邊緣部分，最終得到擴(kuò)充后的圖像i¹。

上述步驟實(shí)現(xiàn)了光學(xué)場(chǎng)景圖像的擴(kuò)充。由于每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的計(jì)算只用到了周邊9×9區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，并沒有利用更多更深層次的圖像信息，總體計(jì)算量較少。因此本發(fā)明所采用的方法是一種快速的圖像信息外延式擴(kuò)充方法。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施 方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。