本發(fā)明涉及一種快速生成大尺寸重對焦圖像的系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

隨著近年來社交分享的流行，消費者對手機(jī)相機(jī)的要求越來越高，不僅要拍攝出像素更高，質(zhì)量更好的圖像，還要求有更多的擴(kuò)展功能，甚至期望能接近單反的效果。比如，能拍攝出對焦點不同的背景虛化圖像，如奶油般的焦外虛化效果（bokeh）等等。

雖然單反能拍攝出背景虛化的圖像，但是一旦確定焦點，圖像的前后景也就確定了，生成的圖像焦點也就不能再做更改；但是大部分消費者不是專業(yè)的攝影人員，很難一次性拍攝出滿意的圖像，他們希望拍后還能對圖像的焦點進(jìn)行修改（重對焦），重新確定圖像的前景和背景，以達(dá)到滿意的效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速生成大尺寸重對焦圖像的系統(tǒng)與方法，針對降采樣縮小后的圖像進(jìn)行虛化系數(shù)的計算和虛化處理，得到虛化圖像后，再放大到原圖像尺寸與原圖像進(jìn)行融合，大大減少了處理時間。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種快速生成大尺寸重對焦圖像的系統(tǒng)，包括圖像獲取模塊和圖像處理模塊：

圖像獲取模塊，用于獲取原圖像；

圖像處理模塊，包括：

圖像預(yù)處理子模塊，用于對原圖像進(jìn)行深度信息計算和降采樣的預(yù)處理，得到降采樣原圖像和降采樣深度圖像；

圖像虛化子模塊，用于計算景深范圍和虛化系數(shù)，并利用虛化系數(shù)對降采樣原圖像進(jìn)行虛化處理，得到虛化圖像；

圖像融合子模塊，用于將虛化圖像放大到原圖像尺寸，與原圖像融合，得到重對焦圖像。

進(jìn)一步地，所述的一種快速生成大尺寸重對焦圖像的系統(tǒng)，還包括圖庫模塊，用于對原圖像和重對焦圖像進(jìn)行存儲。

進(jìn)一步地，所述的圖像獲取模塊包括至少兩個攝像頭，用于從不同視角采集至少兩幅原圖像。

進(jìn)一步地，所述的圖像預(yù)處理子模塊包括：

深度信息計算單元，用于根據(jù)三角測距原理計算原圖像中每一個像素點的深度值，得到深度圖像；

降采樣單元，用于通過降采樣方式對于原圖像和深度圖像進(jìn)行縮小，得到降采樣原圖像和降采樣深度圖像。

進(jìn)一步地，所述的圖像虛化子模塊包括：

景深范圍計算單元，用于根據(jù)降采樣深度圖像結(jié)合攝像頭參數(shù)計算景深范圍；

虛化系數(shù)計算單元，用于對降采樣原圖像中每一個像素點計算虛化系數(shù)blurWeight：

blurWeight = (d-T1)/(T2–T1)；其中，d為當(dāng)前像素點的深度值，T1，T2為預(yù)設(shè)參數(shù)，用于控制公式的斜率。

虛化處理單元，用于根據(jù)虛化系數(shù)將圖像進(jìn)行前景和背景分離：虛化系數(shù)為零的像素點表示前景，虛化系數(shù)不為零的像素點表示背景；并根據(jù)虛化系數(shù)對背景進(jìn)行虛化處理，得到虛化圖像。

進(jìn)一步地，所述的圖像融合子模塊包括：

虛化圖像放大單元，用于將虛化圖像放大到原圖像尺寸，得到虛化放大圖像；

融合單元，用于通過虛化放大圖像提示虛化和清晰的范圍和虛化程度，然后耦合到原圖像中，得到重對焦圖像。

一種快速生成大尺寸重對焦圖像的方法，包括以下步驟：

S1.利用至少具有兩個攝像頭的圖像獲取模塊獲取原圖像；

S2.對原圖像進(jìn)行深度信息計算和降采樣的預(yù)處理，得到降采樣原圖像和降采樣深度圖像；

S3.計算景深范圍和虛化系數(shù)，利用虛化系數(shù)對降采樣原圖像進(jìn)行虛化處理，得到虛化圖像；

S4.將虛化圖像放大到原圖像尺寸，與原圖像融合，得到重對焦圖像。

所述的步驟S2包括以下子步驟：

S21.根據(jù)三角測距原理計算原圖像中每一個像素點的深度值，得到深度圖像；

S22.通過降采樣方式對于原圖像進(jìn)行縮小，得到降采樣原圖像；

S23.采用降采樣方式對深度圖像進(jìn)行縮小，得到降采樣深度圖像。

所述的步驟S3包括以下子步驟：

S31.根據(jù)降采樣深度圖像結(jié)合攝像頭參數(shù)計算景深范圍；

S32.對降采樣原圖像中每一個像素點計算虛化系數(shù)blurWeight：

blurWeight = (d-T1)/(T2–T1)；其中，d為當(dāng)前像素點的深度值，T1，T2為預(yù)設(shè)參數(shù)，用于控制公式的斜率；

S33.將虛化系數(shù)為零的像素點作為前景，虛化系數(shù)不為零的像素點作為背景，實現(xiàn)前景與背景的分離，并對作為背景的每個像素點進(jìn)行虛化處理，得到虛化圖像。

所述的步驟S4包括以下子步驟：

S41.將虛化圖像放大到原圖像尺寸，得到虛化放大圖像；

S42.根據(jù)虛化系數(shù)將虛化放大圖像和原圖像進(jìn)行融合：虛化放大圖像提示虛化和清晰的范圍和虛化程度，然后耦合到原圖像中，得到重對焦圖像。

本發(fā)明的有益效果是：針對降采樣縮小后的圖像進(jìn)行虛化系數(shù)的計算和虛化處理，得到虛化圖像后，再放大到原圖像尺寸與原圖像進(jìn)行融合，大大減少了處理時間；特別適用于手機(jī)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理框圖；

圖2為本發(fā)明的方法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述。

如圖1所示，一種快速生成大尺寸重對焦圖像的系統(tǒng)，包括圖像獲取模塊和圖像處理模塊：

圖像獲取模塊，用于獲取原圖像；

圖像處理模塊，包括：

圖像預(yù)處理子模塊，用于對原圖像進(jìn)行深度信息計算和降采樣的預(yù)處理，得到降采樣原圖像和降采樣深度圖像；

圖像虛化子模塊，用于計算景深范圍和虛化系數(shù)，并利用虛化系數(shù)對降采樣原圖像進(jìn)行虛化處理，得到虛化圖像；

圖像融合子模塊，用于將虛化圖像放大到原圖像尺寸，與原圖像融合，得到重對焦圖像。

所述的一種快速生成大尺寸重對焦圖像的系統(tǒng)，還包括圖庫模塊，用于對原圖像和重對焦圖像進(jìn)行存儲。

所述的圖像獲取模塊包括至少兩個視角不同的攝像頭，用于從不同視角采集至少兩幅原圖像。

在一個實施例中,該系統(tǒng)主要應(yīng)用于手機(jī)（至少具有兩個攝像頭的手機(jī)），現(xiàn)有的手機(jī)的內(nèi)存相比PC比較有限，而分配給每個APP的則更少，但目前市面上主流手機(jī)的相機(jī)像素都很高，圖像尺寸很大，處理這樣大的圖像比較耗時；將本申請運用于手機(jī)中，圖像獲取模塊為手機(jī)的相機(jī)（或攝像頭），上述的圖像處理模塊為手機(jī)中的圖像處理APP；由于對圖像虛化系數(shù)的計算和圖像的虛化都是針對降采樣后的小尺寸圖像（降采樣原圖像和降采樣深度圖像）進(jìn)行，得到虛化圖像后再放大與原大尺寸圖像進(jìn)行融合，大大減少了處理時間。

所述的圖像預(yù)處理子模塊包括：

深度信息計算單元，用于根據(jù)三角測距原理計算原圖像中每一個像素點的深度值，得到深度圖像；

具體的，圖像獲取模塊的攝像頭（至少兩個）之間存在一定的距離，所以同一景物（或者像素點）通過兩個鏡頭所成的像有一定的差別，既視差，因為視差信息的存在，故根據(jù)三角測距原理能夠計算出原圖像中的景物（或者像素點）的深度值。

深度圖像反應(yīng)的是實際場景中物體離攝像頭的距離，從深度圖中可以看出，離鏡頭越近的地方亮度越高，越遠(yuǎn)的地方亮度越低。

例如，可定義原圖像存儲信息為（x,y,r,g,b)，x, y代表當(dāng)前像素點的二維坐標(biāo)，r,g,b分別代表紅色，綠色，藍(lán)色通道的值；定義深度圖存儲信息為（x,y,d), x, y代表當(dāng)前像素點的二維坐標(biāo)，d為當(dāng)前像素點的深度值。

降采樣單元，用于通過降采樣方式對于原圖像和深度圖像進(jìn)行縮小，得到降采樣原圖像和降采樣深度圖像。

所述的圖像虛化子模塊包括：

景深范圍計算單元，用于根據(jù)降采樣深度圖像結(jié)合攝像頭參數(shù)計算景深范圍；

虛化系數(shù)計算單元，用于對降采樣原圖像中每一個像素點計算虛化系數(shù)blurWeight：

blurWeight = (d-T1)/(T2–T1)；其中，d為當(dāng)前像素點的深度值，T1，T2為預(yù)設(shè)參數(shù)，用于控制公式的斜率；

虛化處理單元，用于根據(jù)虛化系數(shù)將圖像進(jìn)行前景和背景分離：虛化系數(shù)為零的像素點表示前景，虛化系數(shù)不為零的像素點表示背景；并根據(jù)虛化系數(shù)對背景進(jìn)行虛化處理，得到虛化圖像。

所述的圖像融合子模塊包括：

虛化圖像放大單元，用于將虛化圖像放大到原圖像尺寸，得到虛化放大圖像；

融合單元，用于通過虛化放大圖像提示虛化和清晰的范圍和虛化程度，然后耦合到原圖像中，得到重對焦圖像。

如圖2所示，一種快速生成大尺寸重對焦圖像的方法，包括以下步驟：

S1.利用至少具有兩個攝像頭的圖像獲取模塊獲取原圖像；

S2.對原圖像進(jìn)行深度信息計算和降采樣的預(yù)處理，得到降采樣原圖像和降采樣深度圖像；

S3.計算景深范圍和虛化系數(shù)，利用虛化系數(shù)對降采樣原圖像進(jìn)行虛化處理，得到虛化圖像；

S4.將虛化圖像放大到原圖像尺寸，與原圖像融合，得到重對焦圖像。

所述的步驟S2包括以下子步驟：

S21.根據(jù)三角測距原理計算原圖像中每一個像素點的深度值，得到深度圖像；

S22.通過降采樣方式對于原圖像進(jìn)行縮小，得到降采樣原圖像；

S23.采用降采樣方式對深度圖像進(jìn)行縮小，得到降采樣深度圖像。

在一個實施例中，可以按照步驟S21~23對原圖像進(jìn)行處理，得到降采樣原圖像和降采樣深度圖像。

在另一個實施例中，也可以先對原圖像進(jìn)行降采樣縮小處理得到降采樣原圖像，之后以降采樣原圖像的像素計算深度信息獲得降采樣深度圖像。

所述的步驟S3包括以下子步驟：

S31.根據(jù)降采樣深度圖像結(jié)合攝像頭參數(shù)計算景深范圍；

S32.對降采樣原圖像中每一個像素點計算虛化系數(shù)blurWeight：

blurWeight = (d-T1)/(T2–T1)；其中，d為當(dāng)前像素點的深度值，T1，T2為預(yù)設(shè)參數(shù)，用于控制公式的斜率；

S33.將虛化系數(shù)為零的像素點作為前景，虛化系數(shù)不為零的像素點作為背景，實現(xiàn)前景與背景的分離，并對作為背景的每個像素點進(jìn)行虛化處理，得到虛化圖像。

所述的步驟S4包括以下子步驟：

S41.將虛化圖像放大到原圖像尺寸，得到虛化放大圖像；

S42.根據(jù)虛化系數(shù)將虛化放大圖像和原圖像進(jìn)行融合：虛化放大圖像提示虛化和清晰的范圍和虛化程度，然后耦合到原圖像中，得到重對焦圖像。

實際對圖像進(jìn)行重對焦過程中，可以先選定進(jìn)行重對焦的原圖像，再對選定的原圖像進(jìn)行步驟S2~S4中的圖像預(yù)處理、圖像虛化和圖像融合；也可以先對圖像采集模塊獲取的所有原圖像進(jìn)行預(yù)處理，再選定進(jìn)行重對焦的原圖像，按照步驟S3~S4對該原圖像（對應(yīng)的降采樣原圖像和降采樣深度圖像）進(jìn)行圖像虛化和圖像融合。

在本申請中，針對降采樣縮小后的圖像進(jìn)行虛化系數(shù)的計算和虛化處理，得到虛化圖像后，再放大到原圖像尺寸與原圖像進(jìn)行融合，大大減少了處理時間；特別適用于手機(jī)。