[發明專利]一種基于時間編碼的相機時間分辨率倍增方法與裝置

有效

• 申請號: 201811260835.5
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109348103B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 趙明;田芷銘;吳厚德
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種基于時間編碼的相機時間分辨率倍增方法，包括：步驟S1、對于三維時空體E(x，y，t)，將單次曝光時間分解的若干時間點為t_i∈{t₁,t₂,…,t_N}；步驟S2、在每個時間點上引入曝光編碼圖案H(x,y,t，與時空體E(x,y,t直接相乘形成編碼圖像I(x,y,t，即I(x,y,t)＝E(x,y,t)×H(x,y,t)；步驟S3、將曝光時間內對所有時間點的曝光編碼圖像相加得到圖像傳感器所記錄的單張時間編碼圖像，記為：步驟S4、在上式中采用壓縮感知算法重建得到各時間點的圖像E(x,y,t_i)。本發明方法解決了現有技術中相機時間分辨率難以提升的技術問題，能夠在不犧牲空間分辨率的情況下，提高相機的時間分辨率。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體而言，尤其涉及一種基于時間編碼的相機時間分辨率倍增方法與裝置。

背景技術

隨著科技的進步與發展，高幀數相機的應用越加廣泛。高速攝像機能記錄各種瞬間變化過程，這對于觀察及分析各種高速機械運作，物體運動，化學反應，動物行為分析等起著十分重要的作用。由于相機帶寬限制，相機單位時間內獲取的像素信息是有限的，時間分辨率的提高必然會導致空間分辨率的降低。以實時傳輸相機為例，目前商用最快速的接口CoaxPress，最大傳輸速度為1.5GB/s，對于300萬分辨率的相機，最大幀率為500幀，在硬件層面上提高相機的整體帶寬，如提高相機讀取和寫入信息速度或組建相機陣列，會大大增加硬件成本、功耗和系統復雜度。

此外，利用軟件算法對視頻進行時間維度的超分辨率能夠在一定程度上提高視頻的幀頻，例如在A.Gupta,P.Bhat,M.Dontcheva,O.Deussen,B.Curless,and M.Cohen,“Enhancing and Experiencing Space-Time Resolution with Videos and Stills,”inIEEE International Conference on Computational Photography(ICCP),2009,pp.1–9.中，通過高分辨率低幀數圖像和低分辨率高幀數視頻合成高幀數高分辨率視頻，但是這種方法會導致目標非規則運動模糊和弱化，時間超分辨率能力有限。

發明內容

根據上述提出相機時間分辨率低，提升困難的技術問題，而提供一種基于時間編碼的相機時間分辨率倍增方法，能夠在不犧牲空間分辨率的情況下，能夠提高相機的時間分辨率。

本發明采用的技術手段如下：

一種基于時間編碼的相機時間分辨率倍增方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟S1、對于三維時空體E(x,y,t)，將單次曝光時間分解的若干時間點記為t_i∈{t₁,t₂,…,t_N}；

步驟S2、在每個時間點上引入曝光編碼圖案H(x,y,t)，與時空體E(x,y,t)直接相乘形成編碼圖像I(x,y,t)，即I(x,y,t)＝E(x,y,t)×H(x,y,t)；

步驟S3、將曝光時間內對所有時間點的曝光編碼圖像相加得到圖像傳感器所記錄的單張時間編碼圖像，記為：

步驟S4、采用壓縮感知重建方法基于上式求解E(x,y,t_i)。

進一步地，所述步驟S4中，采用壓縮感知重建方法基于上式求解E(x,y,t_i)具體包括：

將求解問題轉化為以下形式：