[發(fā)明專利]一種簡單鏡頭成像的多通道PSF標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710000600.1
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106651812B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙全度影像科技有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種簡單鏡頭成像的多通道PSF標定方法，涉及圖像復原技術領域，包括：提取彩色模糊圖像的R、G、B通道圖像；利用盲卷積圖像復原算法分別估計R、G、B通道圖像對應的PSF；基于每個通道的PSF對每個通道圖像做去模糊處理；對每個通道單獨做色散校正；將處理之后的R、G、B通道圖像進行融合得到最終的清晰復原圖像。本方法不同于傳統(tǒng)方法對三個通道使用同一個PSF，分通道估計的PSF更加準確，去模糊效果更好，同時有效解決了色散在傳統(tǒng)去模糊過程進一步加劇的問題，很好地提高最終圖像復原質(zhì)量。

技術領域

本發(fā)明主要涉及到數(shù)字圖像處理領域，特指一種簡單鏡頭成像的多通道PSF標定方法。

背景技術

目前，單反相機在人們的日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。然而，為彌補單反鏡頭中鏡片的幾何畸變和像差，進一步提高成像質(zhì)量，單反鏡頭的設計日益復雜，甚至包含數(shù)十個獨立的光學器件。復雜鏡頭在提高成像質(zhì)量的同時，也會增加鏡頭的體積和重量，導致鏡頭成本大大提高。近年來，隨著計算攝影技術的發(fā)展，簡單鏡頭結(jié)合后期圖像復原算法正逐漸成為相機設計領域以及圖像處理領域一個新的研究方向。

簡單鏡頭只包含一個鏡片，受鏡頭像差和色散的影響，由簡單鏡頭直接拍攝的圖像是模糊的，而且邊緣處存在色散，從而導致圖像質(zhì)量不高。需要首先標定得到簡單鏡頭的點擴散函數(shù)(Point Spread Function，PSF)，PSF中包含簡單鏡頭的像差等模糊信息，可用于后期的圖像復原算法中。

傳統(tǒng)的PSF標定方法將彩色圖像的三個通道作統(tǒng)一處理，即將彩色圖像轉(zhuǎn)換成灰度圖像，通過標定得到一個PSF，并將這個PSF用于彩色圖像三個通道的去模糊處理。這種方法主要存在以下兩個問題：(1)受簡單鏡頭中鏡片球面形狀的影響，由簡單鏡頭得到的彩色圖像的三個通道的PSF并不完全相同，如果統(tǒng)一處理會導致PSF估計不準；(2)色散效應在每個通道中都存在，而且在去模糊過程會進一步加劇，如果PSF估計不準，最終復原圖像中的色散效應會加劇，從而影響圖像復原質(zhì)量。

在中國專利申請?zhí)朲L201510222290.9中介紹了一種基于對稱性的單透鏡計算成像PSF快速標定方法，這種方法并沒有考慮彩色圖像R、G、B三個通道的差異性，對彩色圖像估計的是一個統(tǒng)一PSF，這會影響PSF的估計精度，從而影響最終的圖像復原效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服傳統(tǒng)PSF標定方法中估計不準，色散效應在去模糊過程中加劇的問題，旨在提供一種提高簡單鏡頭PSF標定精度后得到清晰復原圖像的方法。

一種簡單鏡頭成像的多通道PSF標定方法，包括以下步驟：

步驟一：提取原始模糊圖像的R、G、B通道圖像；

步驟二：用盲卷積圖像復原方法分別標定不同通道的PSF；其中采用的盲卷積圖像復原算法為基于最大后驗概率MAP的盲卷積圖像復原算法，在最大后驗概率模型下，盲卷積圖像復原問題的統(tǒng)計學模型可以表述為：

argmax P(k,i|b)＝argmaxP(b|i,k)P(i)P(k)

其中，k表示簡單鏡頭的PSF；i表示清晰圖像；b表示由簡單鏡頭直接得到的模糊圖像；P(k,i|b)表示在模糊圖像b已知的條件下，與模糊圖像b對應的PSF和清晰圖像分別為k和i的概率；P(b|i,k)表示如果已知PSF k和清晰圖像對應的模糊圖像為b的概率；P(i)表示對清晰圖像已知的先驗概率；P(k)表示PSF的先驗概率；

考慮到對數(shù)與乘積的轉(zhuǎn)換關系以及對數(shù)函數(shù)的單調(diào)性，對上述公式左右兩端分別去負對數(shù)：

-log P(k,i|b)＝-log P(b|k,i)-log P(i)-log P(k)

則上述問題轉(zhuǎn)化為能量最小化問題，左邊的目標函數(shù)可以定義為：