一种基于成像的视觉权重图提取方法技术

本发明专利技术公开了一种基于成像的视觉权重图提取方法，提出的系统基于单光路双傅里叶透镜成像，并且可直接对景物进行视觉权重的成像分析，能有效、快速获取高精度的视觉权重图。本发明专利技术包括如下步骤：(1)构造单光路双傅里叶透镜成像系统；(2)视觉权重图像生成。本发明专利技术方法构造单光路双傅里叶透镜成像系统，在频谱面实现两次不同的滤波，达到不同低通滤波的效果，并用工业相机获取滤波结果，最后通过图像间的灰度差值的绝对值获取视觉权重图，其处理的结果接近人眼视觉系统。本发明专利技术只需将系统对着景物(满足物距大于透镜焦距的10倍以上)，即可快速得到相应的视觉权重图。

A method of extracting visual weight map based on imaging

The invention discloses a method for extracting visual weight imaging based on the proposed system of single beam double Fu Liye lens imaging based on image analysis and direct visual weight on the scene, can effectively and quickly get the visual weight map with high precision. The method comprises the following steps: (1) to construct single dual Fourier lens imaging system; (2) the weight of visual image generation. The method of the invention to construct single dual Fourier lens imaging system, the realization of two different filter in the spectrum plane, to achieve the effect of different low pass filter, and industrial camera to obtain the filtering result, finally gets a visual weight map by the absolute value of gray difference between images, the processing result is close to the human visual system. The invention only needs the system to the scene (meet distance more than 10 times greater than the focal length of the lens), quickly get the visual weight map corresponding to.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学成像与图像处理技术，尤其涉及一种基于成像的视觉权重图提取方法。
技术介绍
视觉信息以光的形式，通过人眼为人类所接收，通过图像传感器收集，这是人们认识世界的最主要的信息来源。视觉信息通过图像传感器接收以后，就形成了我们所认识的计算机图像。图像的分析与处理已经成为一项非常重要的技术，其中分析图像的视觉权重在如今的图像工程届非常的人们。分析图像的视觉权重，即根据原始图像，获取反映不同区域不同权重分布的图像，该图像的数值在0～1之间，越大则表明人眼越关注该区域，越小则相反。这是使用信息理论来解决模拟人眼的功能，自动化地实现图像分析工作。因此，图像视觉权重的分析旨在获取高质量的视觉权重图，来反映图像中不同区域的人眼关注程度。这种视觉权重的分析有着非常重要的应用，比如目标的自动检测，图像的检索，图像以及视频的压缩等等，都可以使用视觉权重图辅助来高效地实现。目前，视觉权重分析方法如显著性检测技术，在各方面还无法令人满意。一方面，视觉权重图本身分辨率不够高；另一方面，视觉权重图的获取一般通过计算机的相对复杂计算，效率依赖于硬件的计算能力。如何建立更符合人眼视觉系统的快速视觉权重图的计算方法也是目前视觉图像信息处理的难题之一。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种基于成像的视觉权重图提取方法，利用单光路的操作以及简单的后期运算，能有效简化图像视觉权重提取的复杂度，提高系统处理图像的速度。为解决
技术介绍
所述的问题，本专利技术提出一种基于成像的视觉权重图提取方法，该方法简单但非常有效，该方法流程主要包括：步骤(1)构建单光路双傅里叶透镜成像系统；对于景物，首先进行视觉权重图提取的单光路双傅里叶透镜成像系统的构建，并进行滤波与采集获取操作，最后利用工业相机获取低通滤波图像g1与g2；步骤(2)视觉权重图的获取；在工业相机获取图像后，将两图的灰度值相减并求绝对值，实现视觉权重图的提取，获得视觉权重图；即在获取g1与g2基础上，利用S＝|g1-g2|就能获取图像的最终视觉权重图像S。步骤(1)中所述的构造单光路双傅里叶透镜成像系统，并进行图像滤波与采集获取等操作的具体方法如下：景物：所要分析的自然景观即系统希望分析获取视觉权重图的对象，景物与第一面傅里叶透镜的距离(物距)远大于傅里叶透镜的焦距(物距>10倍焦距)；光学傅里叶变换：景物光经过第一个傅里叶透镜在其后焦面生成了图像的傅里叶频谱，生成位置在频谱面处；空间滤波：在生成的频谱面上，放置精密针孔实现空间滤波，滤波高频；通过调整小孔半径的大小实现不同的截止频率；选择频谱处的两个针孔尺寸分别为A1、A2um；成像像面的图像生成：在频谱面后放置傅里叶透镜，滤波后的频谱再次经过傅里叶变换生成空间图像，被工业相机采集，针对两个不同尺寸的滤波器A1与A2，获得图像g1与g2。本专利技术通过采用光学成像的手段，配合硬件简单的相减运算，实现视觉权重图的提取，具体如下：1、构造非相干光光学成像双傅里叶透镜系统，对于d0远的景物，该距离远远大于傅里叶透镜的焦距f，频谱面处于第一个傅里叶透镜的后焦面上，为后面的频谱操作提供了频谱面位置；而后继续利用傅里叶透镜逆变换到成像面，用成像相机获取图像。2、频谱操作。分析获取景物的不同频率信息，在1生成的频谱面上放置小孔，即振幅型的空间滤波器，实现图像频谱滤除与导通。通过调整小孔半径的大小可以获取不同截止频率的低通滤波图像。这里采用两个不同尺寸的小孔，孔径分别为D1与D2。3、视觉权重图的提取。成像相机获取图像：利用2中的2个不同孔径的小孔实现空间滤波，获取两幅截止频率不同的图像；对两幅图像在数据上进行相减，其绝对值即本专利技术所定义的视觉权重图。与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：现有的利用显著性基础上的视觉权重图的提取方法都是直接使用计算机算法，对CPU等硬件要求相对高，且时间成本也会提升；而本专利技术提出的基于成像的方法，利用光计算的并行性、高效性，实现稳定的视觉权重图获取。本专利技术另一方面的特色在于，仅使用单光路并对景物直接成像并分析，而以往的提取方法都是在计算机上对图像进行计算获取。总体而言，一是高效，高效在于光计算的并行性；而是高分辨率，本专利技术方法能够获得最大为系统分辨率极限的视觉权重图；三是稳定，稳定是由于整个系统的结构简单，能直接集成到现有的成像系统中，从而能够更有效的模拟生物视觉过程；四是直接对景物进行分析，而不是对采集的图像，为后期的应用铺垫了基础。附图说明图1为本专利技术方法的具体操作流程图；图2为本专利技术方法构建的单光路双傅里叶透镜成像系统；图3a-3c为具体一实施例所涉及的一组实验图，其中：图3a为成像面获取的图像1；图3b为成像面获取的图像2；图3c为获得的视觉权重图。具体实施方式为了获取图像的视觉权重分布，本专利技术利用光学成像方式，利用光路计算的实时性，快速实现视觉权重图的提取。下面结合附图，通过具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。本专利技术提出一种基于成像的视觉权重图提取方法的操作框架如图1所示，其主要包含以下步骤：1、构造单光路双傅里叶透镜成像系统，如图2所示，景物光进入系统，进而进行滤波与获取等操作。整个成像光路系统包括位于d0远处的景物，两个焦距为f的傅里叶透镜，2个精密针孔(滤波器)，工业成像相机。如图2所示，自然景观即景物是系统希望分析获取视觉权重图的对象；景物光路经双傅里叶透镜系统成像到成像相机的获取面；在双傅里叶透镜系统的频谱面使用两个不同的精密针孔进行滤波操作，为图像选择不同的频率，从而获取滤波图像。这其中包含的处理过程包括：光学傅里叶变换：景物光经过第一个傅里叶透镜在其后焦面生成了图像的傅里叶频谱，生成位置在如图2中的频谱面处；空间滤波：在生成的频谱面上，即图2中频谱面处，放置精密针孔实现空间滤波，滤波高频。通过调整小孔半径的大小实现不同的截止频率。选择频谱处的两个针孔尺寸分别为A1、A2um(微米)；成像像面的图像生成：在频谱面后放置傅里叶透镜，滤波后的频谱再次经过傅里叶变换生成空间图像，被工业相机采集，针对两个不同尺寸的滤波器A1与A2，获得图像g1与g2，分别如图3a与图3b所示。2、视觉权重图像生成。在工业相机获取图像后，将两图的灰度值相减并求绝对值，实现视觉权重图的提取，获得视觉权重图。即获得了图3a与图3b之后，利用S＝|g1-g2|就能获取图像的最终视觉权重图像S，如图3c所示。在本专利技术的图例中，景物的距离d0比傅里叶透镜焦距f大得多(10倍以上)，所用到的需要指明的设备或相关参数如下：采用本专利技术实施例的利用一种基于成像的视觉权重图提取方法能快速稳定地对图像进行处理，得到较好的视觉权重提取结果，请参考图2与图3a-3c，图2中的景物为待分析的对象，图3c为提取的视觉权重图，将人眼感兴趣的花朵区域较为完整地凸显出来了。本专利技术虽然已以较佳实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于成像的视觉权重图提取方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)单光路双傅里叶透镜成像系统；对于景物，首先进行视觉权重图提取的单光路双傅里叶透镜成像系统的构建，并进行滤波与采集获取操作，最后利用工业相机获取低通滤波图像g1与g2；步骤(2)视觉权重图的获取；在工业相机获取图像后，将两图的灰度值相减并求绝对值，实现视觉权重图的提取，获得视觉权重图；即在获取g1与g2基础上，利用S＝|g1‑g2|就能获取图像的最终视觉权重图像S。

【技术特征摘要】
1.一种基于成像的视觉权重图提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)单光路双傅里叶透镜成像系统；
对于景物，首先进行视觉权重图提取的单光路双傅里叶透镜成像系统的
构建，并进行滤波与采集获取操作，最后利用工业相机获取低通滤波图像g1与g2；
步骤(2)视觉权重图的获取；
在工业相机获取图像后，将两图的灰度值相减并求绝对值，实现视觉权
重图的提取，获得视觉权重图；即在获取g1与g2基础上，利用S＝|g1-g2|就
能获取图像的最终视觉权重图像S。
2.如权利要求1所述的一种基于成像的视觉权重图提取方法，其特征
在于，步骤(1)中所述的构造单光路双傅里叶透镜成像系统，并进行图像
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵巨峰，高秀敏，逯鑫淼，张辉朝，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33