基于旋转编码光圈的全聚焦成像系统技术方案

本发明专利技术属于计算机视觉技术领，具体涉及一种基于旋转编码光圈的全聚焦成像系统。与现有技术相比较，本发明专利技术的技术特点及效果：1)已有多编码光圈系统采用不同光圈成像的时候需要对光圈进行切换，切换机构需要容纳两片不同的光圈并且进行高速切换，给设计与集成带来非常打的挑战；而本发明专利技术的旋转编码光圈成像系统只需要一片编码光圈，其切换更为简单便捷，获取图像更加稳定有效。2)旋转编码光圈的三次旋转的方式使得光圈的频谱分立性能更好，因此，在各深度层级对应的点扩散函数的分立程度更明显。在估计深度的计算过程中，更好的频谱分立性能使得深度的估计结果在识别的准确度和深度的分辨率上的表现的性能更优秀。

Full Focus Imaging System Based on Rotary Coded Aperture

The invention belongs to the technical field of computer vision, and specifically relates to a full focus imaging system based on a rotationally coded aperture. Compared with the prior art, the technical features and effects of the present invention are as follows: 1) The existing multi-encoding aperture system needs to switch the aperture when imaging with different apertures, and the switching mechanism needs to accommodate two different apertures and switch at high speed, which brings great challenges to the design and integration; while the rotary-encoding aperture imaging system of the present invention only needs one encoding aperture; Its switching is more simple and convenient, and the image acquisition is more stable and effective. 2) The third rotation of the rotationally coded aperture makes the spectral resolution of the aperture better, so the separation degree of the point spread function corresponding to each depth level is more obvious. In the process of depth estimation, better spectral resolution makes the performance of depth estimation better in recognition accuracy and depth resolution.

【技术实现步骤摘要】
基于旋转编码光圈的全聚焦成像系统
本专利技术属于计算机视觉技术领，具体涉及一种基于旋转编码光圈的全聚焦成像系统。
技术介绍
现代社会对于数码成像设备的图像成像质量的要求越来越高，并期望得到全清晰图像。然而，光学成像系统发展到现在都无法彻底解决离焦模糊问题。传统光学成像设备的成像基本原理是凹凸透镜对光线改变了方向，运用这一特性来设计成像设备。故被拍摄物体的物平面到物镜之间的距离具有一定的选择性，如果被拍摄物体在位于成像系统的焦平面上，那么成像平面获得最清晰的像；反之，如果拍摄物体远离焦平面，与之有一定的距离，那么成像平面得到的图像将变得模糊。在引入编码光圈技术以前，解决此问题的方法大都是需要使用额外的装置，改进对焦系统特性以达到更高的对焦精准度。彩色图像与对应深度图的组合能带来更全面的图像复原信息以应用到诸如图像编辑，基于深度的图像渲染以及增强现实等领域内。然而，深度信息相较于可以用成熟的光学设备获得的光度信息而言，是难以获取的。因此，基于失焦模糊图像的深度估计方法由于对光学设备的要求较低且具有较高的鲁棒性等特性而广泛地应用于图像的深度恢复等领域中。编码光圈技术作为一种新兴的计算摄像学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于旋转编码光圈的全聚焦成像方法，其特征在于，该方法首先提出旋转编码光圈成像系统的性能评价标准，并依据该评价标准使用遗传算法及坐标下降法优化旋转编码光圈，然后借助优化的旋转编码光圈实现深度估计及全聚焦图像复原工作。

【技术特征摘要】
1.一种基于旋转编码光圈的全聚焦成像方法，其特征在于，该方法首先提出旋转编码光圈成像系统的性能评价标准，并依据该评价标准使用遗传算法及坐标下降法优化旋转编码光圈，然后借助优化的旋转编码光圈实现深度估计及全聚焦图像复原工作。2.如权利要求1所述的基于旋转编码光圈的全聚焦成像方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：提出旋转编码光圈成像系统的性能评价标准应用于深度估计恢复以及全聚焦图像复原：所述步骤1包括如下具体步骤：(1)失焦模糊成像模型：其中，f代表成像系统拍摄得到的失焦模糊图像，f0代表原始清晰图像，kd代表成像系统在不同深度d处的点扩散函数，η～N(0,σ2)代表高斯白噪声；(2)三次旋转编码光圈系统的失焦成像模型：Fi＝F0·Kid+Ni,i＝1,2,3其中，此模型是(1)中模型在频域中的表达：Fi表示旋转编码光圈成像系统拍摄得到的失焦模糊图像，F0表示原始图像，Kid表示不同深度的点扩散函数，Ni表示高斯白噪声，i则表示旋转次数，即三次旋转会产生三次不同的失焦模糊图像。此模型对应于旋转编码光圈成像系统的拍摄所得的三张失焦模糊图像的数学模型；(3)使用能量函数最小值解决最大后验概率问题(MaximumAPosteriori)以实现对旋转编码光圈的性能优化；其中，代表图像先验的噪信比(NoisetoSignalRatios)，可以表示为σ2/A，其中，A可以使用1/f法则，即多张自然图像的平均功率谱来表示，ξ表示频率。使用能量函数最小值意味着使估计模糊图像与原始模糊图像之间的差别最小，即使得估计过程精度最高，深度恢复结果最准确；(4)使用维纳反卷积法获得估计清晰图像；即对一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙懿，彭志勇，邢忠福，罗小亮，
申请(专利权)人：天津津航技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12