[發明專利]一種子孔徑圖像采集方法及系統

有效

• 申請號: 201710175298.3
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107093194B
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 王貴錦;尹玄武;李文濤;楊華中
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T7/571
• 分類號: G06T7/571
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王慶龍

1.一種子孔徑圖像采集方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取多聚焦圖像棧的成像模型，其中，所述多聚焦圖像棧為通過聚焦于不同距離獲取的一組圖像；

根據光學成像原理和所述多聚焦圖像棧的成像模型，得到所述多聚焦圖像棧中的圖像與子孔徑圖像間的關系，其中，所述子孔徑圖像為物體經通光孔徑上的子孔徑在傳感器上形成的分量圖像；

根據所述多聚焦圖像棧中的圖像與子孔徑圖像間的關系，得到偏移多聚焦圖像棧；

獲取所述偏移多聚焦圖像棧的梯度信息及相位信息；

并根據所述梯度信息及相位信息得到深度圖，具體包括：根據梯度信息將所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像中的點劃分為源點和平凡點；根據相位信息對所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像的一致性進行檢驗，得到最大相位一致流；將使用梯度提取出的源點組成集合Sg，所述集合Sg代表偏移多聚焦圖像棧中的圖像的邊緣位置；根據所述最大相位一致流的散度將所有源點組成集合Sp，所述集合Sp為根據相位檢測出的邊緣位置的集合；將Sg和Sp合成為統一的邊緣位置集合S，得到深度圖；其中，所述深度圖即為聚焦位圖；

以及，根據所述深度圖在所述多聚焦圖像棧中的對應圖像中采集像素，組合所述像素得到所述子孔徑圖像。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

若已存在子孔徑圖像，則將已存在的子孔徑圖像作為監督圖像，根據聯合雙邊濾波方法對所述深度圖進行優化，得到優化后的深度圖和子孔徑圖像。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多聚焦圖像棧的成像模型包括子孔徑(u,v)、參考平面F和成像面Fm，且所述子孔徑(u,v)與參考平面F及聚焦于另一個距離下的成像面Fm之間的距離不同。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述多聚焦圖像棧中的圖像與子孔徑圖像間的關系用分層平移模型表示，其中，所述分層平移模型如公式一所示：

在公式一中，(x，y)是多聚焦圖像棧中聚焦于成像面Fm處的圖像，是子孔徑(u,v)對應的子孔徑圖像；(Δx′₁，Δy′₁)和(Δx′₂，Δy′₂)為兩組視差值；N為子孔徑個數，u和v分別為子孔徑的橫坐標及縱坐標。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據所述多聚焦圖像棧中的圖像與子孔徑圖像間的關系，得到偏移多聚焦圖像棧，包括：

根據所述多聚焦圖像棧中的圖像與子孔徑圖像間的關系，將所述多聚焦圖像棧中的每一幅圖像以該圖像相對于子孔徑的相反視差進行分層平移，得到偏移多聚焦圖像棧。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據梯度信息將所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像中的點劃分為源點和平凡點，包括：

根據最大梯度流獲取所述偏移多聚焦圖像棧中的梯度變化，并根據最大梯度流的散度將所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像中的點劃分為源點和平凡點。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述源點包括：只有一個邊緣存在的點，以及，有多個邊緣存在且邊緣未被擴散梯度所掩蓋的點；

所述平凡點為有多個邊緣存在且存在被擴散梯度所掩蓋的邊緣的點。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據相位信息對所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像的一致性進行檢驗，包括：

若檢驗得到所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像的邊緣處的各級傅里葉級數相位一致，則所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像的相位一致性為1；

若檢驗得到所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像的非邊緣處的各級傅里葉級數相位不一致，則所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像的相位一致性小于1。

9.一種子孔徑圖像采集系統，其特征在于，所述系統包括：

成像模型獲取單元，用于獲取多聚焦圖像棧的成像模型，其中，所述多聚焦圖像棧為通過聚焦于不同距離獲取的一組圖像；

多聚焦圖像棧與子孔徑圖像關系單元，用于根據光學成像原理和所述多聚焦圖像棧的成像模型，得到所述多聚焦圖像棧中的圖像與子孔徑圖像間的關系，其中，所述子孔徑圖像為物體經通光孔徑上的子孔徑在傳感器上形成的分量圖像；

偏移多聚焦圖像棧獲取單元，用于根據所述多聚焦圖像棧中的圖像與子孔徑圖像間的關系，得到偏移多聚焦圖像棧；

深度圖獲取單元，用于獲取所述偏移多聚焦圖像棧的梯度信息及相位信息；并根據所述梯度信息及相位信息得到深度圖，具體包括：根據梯度信息將所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像中的點劃分為源點和平凡點；根據相位信息對所述偏移多聚焦圖像棧中的圖像的一致性進行檢驗，得到最大相位一致流；將使用梯度提取出的源點組成集合Sg，所述集合Sg代表偏移多聚焦圖像棧中的圖像的邊緣位置；根據所述最大相位一致流的散度將所有源點組成集合Sp，所述集合Sp為根據相位檢測出的邊緣位置的集合；將Sg和Sp合成為統一的邊緣位置集合S，得到深度圖；其中，所述深度圖即為聚焦位圖；

子孔徑圖像采集單元，用于根據所述深度圖在所述多聚焦圖像棧中的對應圖像中采集像素，組合所述像素得到所述子孔徑圖像。