[發明專利]一種基于幾何信息的人工復眼相機三維圖像處理方法

有效

• 申請號: 201810009183.1
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108230273B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 張葛祥;吳思東;榮海娜
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/50;G06T7/11;G06T7/90
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

本發明公開了一種基于幾何信息的人工復眼相機三維圖像處理方法，包括以下步驟：人工復眼相機通道圖像提取；各通道圖像平場修正；圖像空間坐標計算；圖像匹配代價計算；計算初始深度；圖像重構；重構圖像過分割；對初始深度進行校正；輸出重構圖像和深度圖。本發明使人工復眼相機深度估計和重構效果更好，可用于人工復眼相機三維重建領域。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其是一種基于幾何信息的人工復眼相機三維圖像處理方法。

背景技術

視覺是大部分生物認識世界、感知世界的一個重要手段，昆蟲復眼作為一種廣泛存在的視覺系統，具有體積小、近距離清晰成像、視場大、對運動目標敏感等特點。雖然傳統的單目相機已經能夠獲得高清的圖像，但單目相機的體積以及焦距都很難進一步縮小。人工復眼相機作為一種新型的相機類型，通過模擬昆蟲復眼成像原理，能在保持與單目相機相比擬的成像效果的同時具有更小的體積。因此人工復眼相機在大視場成像、三維重建、指紋系統等領域都具有廣泛研究。其中三維圖像處理方法是三維重建的關鍵部分，三維圖像的處理效果直接影響到三維重建的效果。

雖然目前已有大量的三維圖像處理方法，但在人工復眼相機圖像的應用中仍然存在許多問題。人工復眼相機由于其多個小視場角的低分辨率成像通道的特點，通常需要對原始捕捉圖像進行融合，但是不考慮目標深度信息會導致融合圖像模糊。而由于缺少有效的支撐信息，采樣目前的三維圖像處理方法進行目標深度估計會導致圖像失真，融合效果較差。因此，發明一種適用于人工復眼相機的三維圖像處理方法具有十分重要的意義，有利于將人工復眼相機應用到實際環境中。

發明內容

本發明目的是針對一種人工復眼相機，提供一種基于幾何信息的人工復眼相機三維圖像處理方法，該方法根據所用人工復眼的結構特點，利用投射幾何關系同時將所有成像通道圖像投射到空間中，并利用雙邊帶濾波法對每個像素點進行深度估計，同時完成圖像融合。

實現本發明目的的技術方案如下：

一種基于幾何信息的人工復眼相機三維圖像處理方法，包括

S1、圖像提取，將人工復眼相機捕捉圖像根據成像通道位置提取出每個成像通道的圖像；

S2、通道圖像平場修正，消除每個通道圖像的邊緣衰減效應：

S21、對所有成像通道，采集一幅白色參考圖像W(x,y)和一幅黑色參考圖像B(x,y)；

S22、計算像素響應Pr(x,y)＝W(x,y)-B(x,y),對Pr(x,y)利用最小二乘法進行擬合得到像素響應P(x,y)；

S23、對每一通道采集的圖像I′(x,y)進行修正，得到修正后的通道圖像

S3、計算每個通道圖像在對應候選深度d的空間坐標：

S31、計算每個通道圖像以各自成像中心為坐標原點的空間坐標T(D_x,D_y,d)，計算方法為：

其中Δψ_h和Δψ_v表示對應像素的水平和垂直入射角，計算方法為：

其中和表示通道主光軸的水平和垂直入射角；I_x和I_y表示像素的水平和垂直坐標；I_cx和I_cy

表示圖像中心像素的水平和垂直坐標；Δθ表示相機的角度采樣間隔；

S32、將所有通道圖像的空間坐標轉換到以中心通道主光軸為原點的統一坐標系：針對在第i個通道的任意像素I(x,y)，其統一坐標系下的坐標T′(D′_x,D′_y,d)計算方法為：