[發明專利]基于自動目標提取的全聚焦合成孔徑成像方法

有效

• 申請號: 201610044313.6
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105741318B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 裴炤;陳希達;馬苗;劉侍剛;彭亞麗
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: G06T7/215
• 分類號: G06T7/215;G06T7/90
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種基于自動目標提取的全聚焦合成孔徑成像方法，用于解決現有全聚焦合成孔徑成像方法成像精度差的技術問題。技術方案是將全聚焦合成孔徑成像，看作是聚焦目標和非聚焦平面的聯合成像問題，通過非聚焦區域和聚焦目標的估計，利用目標提取方法最終將目標和估計的非聚焦區域自然鑲嵌，實現無散焦模糊的全聚焦合成孔徑成像，解決利用迭代計算可視像素點錯誤易于傳遞而導致精度差的技術問題。本發明充分利用多視角信息，將全聚焦合成孔徑成像看作是聚焦目標和非聚焦平面的聯合成像問題，通過非聚焦和聚焦目標的估計，利用目標提取技術最終將目標和背景自然鑲嵌，實現了無散焦模糊的全聚焦合成孔徑成像，成像精度高。

技術領域

本發明涉及一種全聚焦合成孔徑成像方法，特別是涉及一種基于自動目標提取的全聚焦合成孔徑成像方法。

背景技術

文獻“,All-in-focus Synthetic Aperture Imaging，ECCV，p1–15，2014”公開了一種全聚焦合成孔徑成像方法，用于解決合成孔徑成像時因聚焦于某一焦平面，導致非焦平面上物體散焦模糊的問題。該方法基于逐層可視像素標記思想，首先選定某一個相機視角作為參考視角，通過計算各視角對應像素點最大色彩區分度，從而標記當前層無遮擋可視像素，進而用于下一層可視像素的迭代運算。經過逐層反復迭代運算，進而獲得整幅圖像像素均清晰可視的全聚焦合成孔徑圖像。當某一像素不同深度各視角色彩相似時，將會影響對該像素可視性的判斷，并通過迭代傳播，影響各層像素可視性判斷的正確性，從而降低最終成像精度。

發明內容

為了克服現有全聚焦合成孔徑成像方法成像精度差的不足，本發明提供一種基于自動目標提取的全聚焦合成孔徑成像方法。該方法利用多視角信息，將摒棄迭代和最大像素色彩差異用于可視像素計算。將全聚焦合成孔徑成像，看作是聚焦目標和非聚焦平面的聯合成像問題，通過非聚焦區域和聚焦目標的估計，利用目標提取方法最終將目標和估計的非聚焦區域自然鑲嵌，實現無散焦模糊的全聚焦合成孔徑成像，解決利用迭代計算可視像素點錯誤易于傳遞而導致精度差的技術問題。本發明充分利用多視角信息，將全聚焦合成孔徑成像看作是聚焦目標和非聚焦平面的聯合成像問題，通過非聚焦和聚焦目標的估計，利用目標提取技術最終將目標和背景自然鑲嵌，實現無散焦模糊的全聚焦合成孔徑成像，成像精度高。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種基于自動目標提取的全聚焦合成孔徑成像方法，其特點是包括以下步驟：

步驟一、利用相機陣列從不同視角同時捕獲的信息對非聚焦區域進行重建。通過圖像片段從不同視角選取像素值。將非聚焦區域估計問題等價于最優標記問題并通過能量最小化計算，其中標記表示用以重建非聚焦區域的像素的相機序號。

W₁，...W_k，...W_N表示N個相機視角采集的圖像，M表示某相機視角采集圖像中的像素集，m表示第k個相機采集圖像中的像素，m∈M，W_k(m)為其像素值。F＝{f_m}_m∈M表示輸出像素標記的集合，表示集合中像素所在圖像的相機序號。估計的非聚焦區域由各相機采集圖像的像素得到，其中為最小代價標記。

定義標記F的能量函數E(F)，包括數據項和平滑項。

式中，表示臨近像素對的集合。D_m(f_m)為像素m分配標記f_m的代價，V_mn(f_m，f_n)為臨近像素對(m，n)分配標記f_m，f_n的代價。

計算單像素標記代價D_m(f_m)