[發明專利]基于最優相機選擇的遮擋目標透視成像方法

有效

• 申請號: 201310323440.6
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103440641A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 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;G06T5/50;G06T3/40
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種遮擋目標透視成像方法，特別涉及一種基于最優相機選擇的遮擋目標透視成像方法。

背景技術

相機陣列透視成像是計算機視覺領域的一個重要研究課題，在視頻監控、隱藏目標探測等方面具有廣泛的應用。

文獻“Synthetic?Aperture?Imaging?using?Pixel?Labeling?via?Energy?Minimization,PR,46(1):174-187,2013”公開了一種基于能量最小化像素標記的合成孔徑成像方法。該方法將透視成像轉化為前景點/非前景點的分類問題，首先對每個相機視角下的像素利用能量最小化方法標記屬于遮擋物的前景像素點，然后，在給定聚焦深度對非前景像素點進行平均，獲得遮擋目標透視成像。雖然這種方法能夠對指定深度目標的透視成像，但是由于進行了多圖像平均，多圖像之間存在色彩差異，仍然無法獲得清晰的成像。此外，該方法只能去除單層遮擋物，對多個深度上都有遮擋物的透視成像無能為力。

發明內容

為了克服現有基于能量最小化像素標記的合成孔徑成像方法所成圖像清晰度差的不足，本發明提供一種基于最優相機選擇的遮擋目標透視成像方法。該方法采用由近及遠逐個深度成像的方式，將前面所有深度的遮擋物信息傳遞給下一個成像深度，從而穿透多個遮擋物進行透視成像。對于當前深度透視成像，轉化為最優相機選擇和圖像拼接問題，利用能量最小化優化函數為每個像素點選擇最優可視相機視角，獲得拼接后的透視成像結果。由于將相機陣列合成孔徑透視成像轉化為最優相機視角選擇和圖像拼接問題，可以使得獲得的成像結果更加清晰。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于最優相機選擇的遮擋目標透視成像方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、首先進行相機內外參數標定。陣列中共有N個相機視角，每個視角圖像分辨率為mxn，利用基于二維標定板的標定方法進行內部參數標定，而后利用獲取的內部參數標定相機的外部參數。將所有N個相機視角下的所有像素點標記為可選狀態，指定第一個目標所在深度d₁為當前成像深度；

步驟二、對于指定成像平面上像素點(x,y)，利用相機參數，尋找在所有N個相機視角下的像素點坐標{(x_i,y_i)|i=1,2,…,N}。若1≤x_i≤n&1≤y_i≤m并且第i個視角下(x_i,y_i)為可選狀態，則提取相應的像素值p(x_i,y_i)。這些像素值構成的集合記為S(x,y)，樣本點個數記為N_S(x,y)。將S(x,y)中樣本點進行最近鄰聚類，掃描所有樣本點，將其分類到最近且滿足最大距離閾值D的類別中，并更新相應的類中心，若未能分類成功，就建立新的類，并將當前樣本作為這個類的中心。統計每個相機視角像素點(x_i,y_i)對應像素值p(x_i,y_i)所在類別中樣本點個數Number_i(x,y)，那么每個相機視角的權重為w_i(x,y)＝Number_i(x,y)/N_S(x,y),i＝1,2,...,N。

步驟三、將成像平面視角所有像素點集合記為Ω，相機標號集合記為C＝{1,2,...,N}，尋找從Ω到C的標簽映射g:Ω→C，對于像素點(x,y)，如果g(x,y,d₁)＝c,c∈C，那就表示第c個視角被選作點(x,y)在深度d₁上的最優相機視角。

建立當前深度d₁上的目標能量函數：

E(g,d₁)=Ed(g)+E_s(g)???(1)

數據項E_d(g)表示所有像素點選擇相機視角代價的總和，平滑項E_s(g)是一個正則項，鼓勵相鄰像素點選擇相同的相機視角，使得拼接得到的合成圖像在局部區域內清晰平滑。數據項的計算公式如下：