基于编码光圈和靶标的图像重构方法技术

本发明专利技术属于计算机视觉技术领域，为提出一种改进的非盲点扩散函数估计方法，提升重构后的图像质量。为达到上述目的，本发明专利技术采取的技术方案是，基于编码光圈和靶标设计的图像重构方法，包括下列步骤：设计编码光圈并置于相机镜头近探测器末端；设计靶标并置于红外图像光源的光筒前端处；通过模糊核求解算法模型得到红外图像的点扩散函数；通过分析红外图像特征模型采用L0范数作为图像正则化约束，并根据前面求解的点扩散函数来对模糊图像进行重构复原。本发明专利技术主要应用于图像处理场合。

Image reconstruction method based on coded aperture and target

The present invention belongs to the field of computer vision technology, in order to propose an improved method for estimating the non blind spot diffusion function and improve the reconstructed image quality. To achieve the above purpose, the technical scheme of the invention is that encoding aperture and image reconstruction method based on target design, which comprises the following steps: Design of encoding aperture and camera lens placed near detector at the end; the light tube at the front end of the design target and placed in the infrared image source; infrared image point spread function by fuzzy kernel algorithm model; through the analysis of characteristics of the infrared image model using L0 norm as image regularization constraint, and according to the previous solution of the point spread function to reconstruct image restoration. The invention is mainly applied to the situation of image processing.

【技术实现步骤摘要】
基于编码光圈和靶标的图像重构方法
本专利技术属于计算机视觉
，具体而言，主要涉及数字图像处理以及计算摄像学领域，是基于编码光圈和靶标设计的图像重构方法。
技术介绍
现在社会对图像成像质量的要求越来越高。相比较可见光成像系统，成像系统凭借其较强的穿透烟雾和水汽的能力，在国民经济和军事国防等领域得到了越来越广泛的应用。在空间光学成像中，由于光学系统自身的衍射和像差、大气扰动、空间相机与拍摄场景的相对复合运动、相机离焦等因素影响，相机获得的图像会存在模糊现象，影响图像中感兴趣目标的判读。随着成像质量需求的提高，图像去模糊技术逐渐成为光学成像领域的研究热点，因此图像去模糊中准确的估计点扩散函数是进行图像重构的关键步骤。针对图像复原问题，传统的方法如Wiener滤波、逆滤波、有约束的最小二乘滤波等，对噪声及点扩散函数的扰动较为敏感。为了克服逆问题求解的病态性，出现了基于正则化和偏微分方程的复原方法。此类方法对图像进行特征建模，应用先验知识来对逆问题进行正则化约束，进而求出稳定的全局最小解。最早出现的正则化方法，如Tikhonov正则化方法，采用L2范数的方式来对图像进行建模，他们认为图像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于编码光圈和靶标设计的图像重构方法，其特征是，包括下列步骤：设计编码光并置于相机镜头近探测器末端；设计靶标并置于图像光源的光筒前端处；通过模糊核求解算法模型得到图像的点扩散函数；采用L2范数作为图像正则化约束，并根据前面求解的点扩散函数来对模糊图像进行重构复原。

【技术特征摘要】
1.一种基于编码光圈和靶标设计的图像重构方法，其特征是，包括下列步骤：设计编码光并置于相机镜头近探测器末端；设计靶标并置于图像光源的光筒前端处；通过模糊核求解算法模型得到图像的点扩散函数；采用L2范数作为图像正则化约束，并根据前面求解的点扩散函数来对模糊图像进行重构复原。2.如权利要求1所述的基于编码光圈和靶标设计的图像重构方法，其特征是，设计编码光圈并置于相机镜头近探测器末端；设计靶标并置于图像光源的光筒前端处，具体步骤是：1)图像模糊的数学模型表示成下面的公式：f＝h*u+n(1)其中f是模糊图像，u是原始图像，h是点扩散函数PSF，n是高斯白噪声，*代表卷积，若将h表示成矩阵形式H，则公式表示为：f＝SHu+n(2)其中，S是相机采样函数的矩阵形式，即为相机自身的下采样矩阵，离焦去模糊问题就是通过解一个最大后验概率问题来估计原始图像u，使用能量函数E的最小值解决最大后验概率问题以实现对编码光圈的性能优化：其中，表示求能量函数的最小值，||·||2表示L2范数，代表图像先验的噪信比，表示为σ2/Aξ，其中σ表示高斯白噪声的标准差，Aξ表示多张自然图像的平均功率谱，μ(u)是原始图像u在图像空间的一个测量，根据自然图像的1/f法则，多张自然图像的平均功率谱表达式为：u是原始图像，ξ为频率，u(ξ)为u在频率谱上的表示形式，构建编码光圈的性能评价标准：其中Hξ为频率ξ对应的点扩散函数的矩阵形式，对每一个频率ξ，反映了噪声被放大的度，最佳的光圈拥有最小的R(H)，也意味着图像重构恢复结果会越准确；使用遗传算法优化获得低分辨率的编码光圈，并使用梯度下降法提高编码光圈的分辨率，之后将设计好的编码光圈置于相机镜头的近探测器末端；2)设计各个方向上均有显著几何特征的靶标，分别将靶标置于图像光源的光筒前端用于后序的不同图案的图像拍摄，通过利用编码光圈和靶标对图像进行拍摄，使得不同图案保留更多的图像的频谱信息。通过模糊核求解算法模型得到图像的点扩散函数；采用L2范数作为图像正则化约束，并根据前面求解的点扩散函数来对模糊图像进行重构复原，具体步骤是：利用装有编码光圈的镜头对前置设计靶标的光源图像进行拍摄，拍摄的图像i是平面的，然后这个映射用一个平面响应w(i)模拟，考虑到在真实相机中存在的扭曲现象，定义d为几何扭曲函数，构建图像成像模型表示为以下形式：b＝v(d(w(i)))*h+n(6)b是拍摄图像，h是镜头偏差的PSF...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄道祥，姜中玉，杨敬钰，沈丽丽，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12