一种应用于高感光微偏阵列成像的去马赛克方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于高感光微偏阵列成像的去马赛克方法，将高感光微偏阵列固定设置于图像传感器靠近入射光的一侧，图像传感器将得到的图像数据发送至数字信号处理器，并按照以下步骤进行对图像数据去马赛克处理：步骤1、得到一幅低分辨率部分偏振角度图像；步骤2、得到高分辨率无偏图像，再得到一幅低分辨率无偏图像；步骤3、得到四幅不同偏振角度的中间图像，然后再减去低分辨率无偏图像，得到四副低分辨率偏振角度差图像；步骤4、得到一幅高分辨率角度差图像；步骤5、最终得到四副不同偏振角度的高分辨率图像，即完成原始图像的去马赛克处理，解决了高感光微偏阵列的去马赛克问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于偏振光学成像及图像处理
，涉及一种应用于高感光微偏阵列成像的去马赛克方法。
技术介绍
由于高感光微偏阵列直接获取的图像中每个像素位置只对应一个偏振角度或者无偏的强度值，而为了获得场景的偏振信息，必须同时获得0°、45°、90°和135°四个偏振角度的图像，因此必须根据已经获得的像素强度信息通过去马赛克方法恢复出高分辨率的四幅偏振角度图像，而现有的去马赛克方法只适用于传统排布模式的微偏阵列，不能直接应用于高感光微偏阵列上面。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种应用于高感光微偏阵列成像的去马赛克方法，以解决高感光微偏阵列的去马赛克问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种应用于高感光微偏阵列的去马赛克方法，其特征在于，将高感光微偏阵列固定设置于图像传感器靠近入射光的一侧，图像传感器将得到的图像数据发送至数字信号处理器，并按照以下步骤进行对图像数据去马赛克处理：步骤1、对于通过高感光微偏阵列和图像传感器采集到的图像数据，将其中各个偏振角度单元的偏振角度数据分别融合成一个值，得到一幅低分辨率部分偏振角度图像；步骤2、估计高感光微偏阵列中偏振角度位置处像素的无偏强度数据，得到高分辨率无偏图像；再将高分辨率无偏图像的各个偏振角度单元中，通过估计出来的无偏强度数据求平均得到一个值，作为对应偏振角度单元的无偏强度数值，对整个阵列范围内进行同样的处理，即得到一幅低分辨率无偏图像；步骤3、将经步骤1得到的低分辨率部分偏振角度图像，在经步骤2处理得到的低分辨率无偏图像的指导下，通过插值得到四幅不同偏振角度的中间图像，然后再在得到的四个低分辨率部分偏振角度图中减去低分辨率无偏图像，即得到四副低分辨率偏振角度差图像；步骤4、将经步骤3得到的四副低分辨率偏振角度差图像，经过双线性插值、上采样的处理方法，得到一幅高分辨率角度差图像；步骤5、对经步骤4得到的高分辨率角度差图像与经步骤2得到的高分辨率无偏图像求和，最终得到四副不同偏振角度的高分辨率图像，即完成原始图像的去马赛克处理；其中，高感光微偏阵列包括依次紧密排列的若干个最小周期单元，每个最小周期单元均包括四个不同偏振角度的偏振单元，四个不同偏振角度分别为0°、45°、90°或135°，各个偏振单元的镜片包括若干个偏振片和无偏镜片。进一步的，在每个偏振单元内的无偏镜片和偏振片为交错排列设置。进一步的，无偏镜片或偏振片，分别沿水平、竖直或对角线的方向连续排列。进一步的，步骤1中，将各个偏振角度单元的偏振角度数据，分别通过求平均值的方法融合成一个值。进一步的，步骤2中，低分辨率无偏图像与通过步骤1得到的低分辨率部分偏振角度图像的大小相同。进一步的，步骤3中，中间图像中某一待求像素的估计方法为：根据待求像素的邻域中四个与之对应相同角度偏振片的已知像素值，来估计待求像素的数值，其中，四个待求像素分为两类，第一类待求像素，其对应的偏振角度与其主副对角线相邻像素相同，第二类待求像素，其对应的偏振角度与其水平或者垂直方向的相邻像素相同。进一步的，第二类待求像素的估计方法为，首先估计第一类像素位置处像素的值，将第一类像素位置处像素的估计值作为该位置的已知值，来估计第二类像素位置处像素的值。进一步的，步骤4中，高分辨率角度差图像与通过步骤2中得到的高分辨率无偏图像的大小相同。本专利技术的有益效果是，针对高感光微偏阵列微偏阵列设计的去马赛克方法，解决了现有去马赛克方法只适用于传统排布模式的微偏阵列，不能直接应用于高感光微偏阵列的问题；充分利用了高感光偏振阵列的特性，利用无偏镜片采集到的数据来估计恢复偏振数据时的所需要的梯度信息，同时又具备传统微偏阵列去马赛克的优点，即利用邻域内尽可能多的信息来估计缺失的数据。联合以上两种手段以尽可能地保证最终获得偏振信息的准确性。附图说明图1为本专利技术设有高感光微偏阵列的数码相机系统；其中，1.入射光，2.镜头，3.高感光微偏阵列，4.图像传感器，5.模拟信号处理器，6.D/A转换器，7.数字信号处理器，8.图像显示器；图2为数码相机系统中数字信号处理器的功能模块示意图；图中，11.低分辨率部分偏振角度模块，12.高分辨率无偏模块，13.低分辨率无偏模块，14.低分辨率偏振角度差模块，15.高分辨率偏振角度差模块，16.高分辨率最终图像模块；图3为高感光微偏阵列的最小周期单元；图3中，A.0°偏振单元，B.45°偏振单元，C.90°偏振单元，D.135°偏振单元，E.0°偏振单元中的偏振片组；图4为输入低分辨率偏振角度差模块的图像已知信息的部分示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种应用于高感光微偏阵列的去马赛克方法，将高感光微偏阵列固定设置于图像传感器靠近入射光的一侧，图像传感器将得到的图像数据发送至数字信号处理器7，并按照以下步骤进行对图像数据去马赛克处理：步骤1、对于图像传感器采集到的图像数据，将其中各个偏振角度单元的偏振角度数据分别融合成一个值，得到一幅低分辨率部分偏振角度图像。步骤2、估计高感光微偏阵列中偏振角度位置处像素的无偏强度数据，得到一幅大小与原始图像相同的高分辨率无偏图像；再将各个偏振角度单元中通过估计出来的无偏强度数据求平均得到一个值，作为对应偏振角度单元的无偏强度数值，对整个阵列范围内进行同样的处理，即得到一幅低分辨率无偏图像；所述低分辨率无偏图像与通过步骤1得到的低分辨率部分偏振角度图像的大小相同。步骤3、将经步骤1得到的低分辨率部分偏振角度图像，在经步骤2处理得到的低分辨率无偏图像的指导下，通过插值得到四幅不同偏振角度的中间图像，然后再在得到的四个角度图中减去低分辨率无偏图像，即得到低分辨率偏振角度差图像；步骤4、将经步骤3得到的低分辨率偏振角度差图像，经过双线性插值、上采样的处理方法，得到一幅高分辨率角度差图像，所述高分辨率角度差图像与通过步骤2中得到的高分辨率无偏图像的大小相同。步骤5、对经步骤4得到的高分辨率角度差图像与经步骤2得到的高分辨率无偏图像求和，最终得到四副不同偏振角度的高分辨率图像，即完成原始图像的去马赛克处理。实施例：将高感光偏振阵列3设置于图像传感器4靠近入射光的一侧，图像传感器4将得到的图像数据发送至数字信号处理器7，并按照以下步骤进行对图像数据去马赛克处理：1)假设高感光偏振阵列3的最小周期单元如图3所示，那么通过最小单元中的0°偏振角度单元A和图像传感器4后，采集到的数据包含八个无偏数据，同时还包含一个或者多个0°偏振角度数据。其中，0°偏振角度数据的采集数量是由采集原始数据的图像传感器4所选择的操作模式确定的。根据图1所示的相机的内部结构，上述采集到的无偏数据和偏振角度数据，会经过模拟信号处理器5和D/A转换器6处理后传送到数字信号处理器7中，记为信号a，整个去马赛克算法是在数字信号处理器7中进行的，数字信号处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于高感光微偏阵列的去马赛克方法，其特征在于，将高感光微偏阵列(3)固定设置于图像传感器(4)靠近入射光(1)的一侧，图像传感器(4)将得到的图像数据发送至数字信号处理器(7)，并按照以下步骤进行对图像数据去马赛克处理：步骤1、对于通过高感光微偏阵列(3)和图像传感器(4)采集到的图像数据，将其中各个偏振角度单元的偏振角度数据分别融合成一个值，得到一幅低分辨率部分偏振角度图像；步骤2、估计高感光微偏阵列中偏振角度位置处像素的无偏强度数据，得到高分辨率无偏图像；再将高分辨率无偏图像的各个偏振角度单元中，通过估计出来的无偏强度数据求平均得到一个值，作为对应偏振角度单元的无偏强度数值，对整个阵列范围内进行同样的处理，即得到一幅低分辨率无偏图像；步骤3、将经步骤1得到的低分辨率部分偏振角度图像，在经步骤2处理得到的低分辨率无偏图像的指导下，通过插值得到四幅不同偏振角度的中间图像，然后再在得到的四个低分辨率部分偏振角度图中减去低分辨率无偏图像，即得到四副低分辨率偏振角度差图像；步骤4、将经步骤3得到的四副低分辨率偏振角度差图像，经过双线性插值、上采样的处理方法，得到一幅高分辨率角度差图像；步骤5、对经步骤4得到的高分辨率角度差图像与经步骤2得到的高分辨率无偏图像求和，最终得到四副不同偏振角度的高分辨率图像，即完成原始图像的去马赛克处理；其中，所述高感光微偏阵列(3)包括依次紧密排列的若干个最小周期单元，每个所述的最小周期单元均包括四个不同偏振角度的偏振单元，所述四个不同偏 振角度分别为0°、45°、90°或135°，各个所述的偏振单元的镜片包括若干个偏振片(I)和无偏镜片(II)。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于高感光微偏阵列的去马赛克方法，其特征在于，将高感光微偏阵列(3)固定设置于图像传感器(4)靠近入射光(1)的一侧，图像传感器(4)将得到的图像数据发送至数字信号处理器(7)，并按照以下步骤进行对图像数据去马赛克处理：
步骤1、对于通过高感光微偏阵列(3)和图像传感器(4)采集到的图像数据，将其中各个偏振角度单元的偏振角度数据分别融合成一个值，得到一幅低分辨率部分偏振角度图像；
步骤2、估计高感光微偏阵列中偏振角度位置处像素的无偏强度数据，得到高分辨率无偏图像；
再将高分辨率无偏图像的各个偏振角度单元中，通过估计出来的无偏强度数据求平均得到一个值，作为对应偏振角度单元的无偏强度数值，对整个阵列范围内进行同样的处理，即得到一幅低分辨率无偏图像；
步骤3、将经步骤1得到的低分辨率部分偏振角度图像，在经步骤2处理得到的低分辨率无偏图像的指导下，通过插值得到四幅不同偏振角度的中间图像，然后再在得到的四个低分辨率部分偏振角度图中减去低分辨率无偏图像，即得到四副低分辨率偏振角度差图像；
步骤4、将经步骤3得到的四副低分辨率偏振角度差图像，经过双线性插值、上采样的处理方法，得到一幅高分辨率角度差图像；
步骤5、对经步骤4得到的高分辨率角度差图像与经步骤2得到的高分辨率无偏图像求和，最终得到四副不同偏振角度的高分辨率图像，即完成原始图像的去马赛克处理；
其中，所述高感光微偏阵列(3)包括依次紧密排列的若干个最小周期单元，每个所述的最小周期单元均包括四个不同偏振角度的偏振单元，所述四个不同偏振角度分别为0°、4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵永强，刘吾腾，李琳，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61