[發明專利]基于多層次迭代可視化優化的全聚焦合成孔徑透視成像方法

有效

• 申請號: 201310074804.1
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103198475A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 楊濤;張艷寧;仝小敏;馬文廣
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于多層次迭代可視化優化的全聚焦合成孔徑透視成像方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、將所有相機視角下的像素點標記為不可見，并利用合成孔徑成像方法，生成任意深度的合成圖像以及對應的最大色差圖；

步驟二、將最大色差圖作為數據項進行能量最小化優化，標記可視點和被遮擋的像素點；當前處理層l獲取的信息包括0至(l-1)層的可視圖和深度圖，利用所獲取的信息在所有相機成像中將遮擋物移除；將當前層l的全部可見的像素估計問題轉化為能量最小化問題，產生可視化能量函數，表示為：

E(V_l)=E_d(V_l)+E_s(V_l)???(1)

式中，E_d(V_l)表示數據項，E_s(V_l)表示平滑項；

對于數據項，選擇基于最大色差的最優深度聚焦方法，并定義在參考相機下的每個像素x的數據損失E_d(V_l)為：

Ed(Vl)=Σx∈Iref(Vl(x)-(1-mind∈D(MCDd(x))))---(2)]]>

式中，D={d₁,d₂,d₃,L,d_m}，MCD^d(x)表示像素x在深度d處的聚焦度量值：

MCDd(x)=max∀i≠j(|Iid(x)-Ijd(x)|·Bil(x)·Bjl(x))---(3)]]>

Bil(x)=0ifΣl0=1l-1Vl0i(x)>01otherwise---(4)]]>

式中，代表像素點x在聚焦深度為d的情況下經仿射變換后第i個相機成像中的像素值；是屬于第i個相機的二值圖，標記在該層之前的所有層中的可見像素點；是第i相機下的可見層l₀，從參考相機的層獲得；如果x被前一層遮擋，則否則

在l層的平滑項E_s(D_l)是一種前置正則化；這種前置是指兩個相鄰接像素在同一時間屬于同一目標的可能性很大，并且在參考相機中能夠同時可視或者遮擋；采用標準的4鄰接系統，并當相鄰兩個像素的標簽不相同時進行懲罰：

Es(Vl)=Σp∈Irefq∈NpSp,q(Vl(p),Vl(q))---(5)]]>

S_p,q(V_l(p),V_l(q))=min(τ_υ,β(p,q)·|V_l(p)-V_l(q)|)???(6)

ρ(p,q)=h(|mind∈D(MCDd(p))-mind∈D(MCDd(q))|)---(7)]]>

τ_υ和β(p,q)表示對應平滑項的最大值和權值；h是遞減權值函數，選擇反比例函數作為h(.)；利用以上的數據項和平滑項，用Graph?Cut對能量函數進行最小化，獲取可視層V_l；

步驟三、對于可視點進行最優聚焦深度估計，產生當前層下全部可見像素的深度圖；根據步驟二中通過可視化優化獲取的V_l，結合多層次優化估計當前層全部可見的像素的最優深度；與可視化優化相同，采用標簽D_l:Ω_l→D，Ω_l={x:|V_l(x)=1|}代表在參考相機下全部可見的像素，D是該場景的深度序列；同樣，利用能量最小化結構尋找標簽：

E(D_l)=E_d(D_l)+E_s(D_l)???(8)

對于數據項，采用與多層次可視化優化相同的處理方式，將最大色差度量作為代價函數：

Ed(Dl)=Σx∈ΩlMCDDl(x)(x)---(9)]]>

第l層的平滑項E_s(D_l)是一種正則規則；同樣采用4鄰接系統，并當相鄰兩個像素的標簽不相同時進行懲罰：

Es(Dl)=Σp∈Ωlq∈NpSp,q(Dl(p),Dl(q))---(10)]]>

S_p,q(D_l(p),D_l(q))=min(τ_υ,β(p,q)·|D_l(p)-D_l(q)|)???(11)

τ_υ和β(p,q)表示對應平滑項的最大值和權值，利用獲取的數據項和平滑項，采用Graph?Cut解決深度標簽優化問題，得到當前可見層的深度圖；

步驟四、將當前層l中不可見的點作為下一個可視層，根據當前層的像素點的標記信息，應用針孔相機成像模型原理，找到當前層的像素點在所有相機成像中的對應點，對其標記信息，得到所有相機成像中的像素標記信息，去除已標記為可見的像素點，得到只包含對當前層不可見的像素點的新的成像，由這些圖像進行新的合成孔徑成像，生成任意深度的合成圖像，以及對應的最大色差圖；

步驟五、重復步驟二至四，直到沒有被遮擋的點為止，獲取所有可視層圖像，將得到的可視層圖像進行合并，得到全聚焦圖像。