一种基于边缘感知的偏振图像插值方法技术

本发明专利技术公开了一种基于边缘感知的偏振图像插值方法，旨在采用插值的方法减少缺陷，恢复丢失的偏振信息。首先对偏振图像进行去噪预处理，排除掉因为噪声导致的图像像素质量低的问题。然后通过对去噪后的偏振图像计算边缘感知权重，生成导图，应用采用了LOG算子的加权引导滤波对图像进行处理，再对对角线、水平和垂直方向进行误差估计。最后利用各个方向上的强度误差决定具体的插值方法，获得每个像素点缺失的偏振信息。本发明专利技术充分考虑到了平坦区域与边缘区域的联系，提高了重建后偏振图像的精度，利用边缘感知权重进行处理，获得了高质量的偏振图像。的偏振图像。的偏振图像。

【技术实现步骤摘要】
一种基于边缘感知的偏振图像插值方法


[0001]本专利技术涉及一种基于边缘感知的偏振图像插值方法，属于偏振图像插值算法


技术介绍

[0002]光的三个基本特性是强度、波长和偏振度。人类感知光的强度和波长分别体现为亮度和颜色。然而，人眼是看不见偏振的。但是光的偏振特性提供了许多有价值的信息，偏振成像是在传统成像技术的基础上发展起来的一种新的成像技术，它能够捕获物体的偏振特性。相应的偏振图像传感系统已经在包括生物医学在内的各种应用中得到了验证，比如三维形状重建和材料分类。近年来在纳米技术和纳米制造领域的进展也使之成为可能。为充分运用这些偏振信息对物质进行辨别，偏振图像的处理成为人们研究的重点。运用插值算法对偏振图像进行处理也广泛应用于军事、医学、通信、卫星、遥感和天文研究观测等各个领域，并取得了很好的成果。
[0003]分焦平面(DoFP)偏振图像传感器具有能够在一帧内记录目标物体全部偏振信息的显著优势。然而，这是以空间分辨率(IFOV)为代价的，因为每个滤波器只能记录目标的一个偏振信息，因此，一个像素应该依赖它的邻居来估计其他三个强度测量值。由于每个像素有不同的IFoV，评估过程中不可避免地会引入误差。然而，如果采用插值方法，可以明显降低误差。为了弥补这一缺陷，提出了采用插值算法来恢复每个像素处缺失的偏振信息，利用插值方法恢复部分丢失的空间分辨率，提高捕获的极化信息的精度。
[0004]插值算法可看作是图像信息重新生成的一种计算处理过程，它由原始有限的具有较低分辨率的离散数据恢复出具有更好分辨率的连续的图像信息数据。插值算法主要运用相邻位置的图像的灰度值进行未知图像灰度值的计算，从而实现图像的复原、缩放和重组等，能够获得更好、更清晰的图像。运用插值算法进行偏振图像处理，对于提高偏振图像的对比度、分辨率、质量等具有重要意义，同时，在偏振图像信息识别恢复也具有重要意义。
[0005]插值算法重点在于对图像细节等特征进行平滑，实现较好的观察效果。插值算法对图像处理也是三维重组技术的关键步骤，因此插值算法处理图像质量的优劣，对图像的重建有着至关重要的作用。因此，利用插值算法对目标图像计算，可以实现图像信息的恢复。复原、重建、缩小和放大实际要求的信息，把图像的细节信息或残缺的部分信息显示或恢复出来。目前现有的插值算法包括非自适应技术，如双线性插值，双三次插值，双三次样条插值。这三种插值方法是基于空间不变的非自适应线性滤波器，本质上是低通滤波器，会扭曲高频细节，平滑了细节信息。在一些图像中，由于对强度图像进行平滑处理，会产生物体边缘的锯齿状伪影。这些锯齿状伪影会降低成像质量，应该被消除。也存在一些自适应技术，如基于梯度的插值方法，基于强度相关性的插值方法。基于梯度的插值方法，该方法在四个基本梯度方向上插值缺失的极化分量，以获得更精确的边缘特征；基于强度相关性的插值方法利用强度相关法直接检测偏振图像的边缘。该方法根据两个正交方向的判断，沿单个方向填充缺失强度，由于这种二元决策，可能会失去潜在有用的估计。所以这些方法都
不是最佳选择。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于边缘感知的偏振图像插值方法，以边缘感知的方式生成导图，有效地插补缺失的像素值而不越过边缘。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0008]一种基于边缘感知的偏振图像插值方法，具体步骤如下：
[0009]步骤1、对偏振图像进行去噪以及上采样，得到0
°
、45
°
、90
°
和135
°
四个方向的偏振图像；
[0010]步骤2、计算边缘感知权重，生成边缘感知引导图；
[0011]步骤3、对四个方向的偏振图像在对角线、水平和垂直方向分别进行插值，得到四张不同偏振方向的图像。
[0012]进一步，步骤2中边缘感知引导图G为：
[0013][0014]其中，(i,j)表示像素，v表示水平方向，h表示垂直方向，X
k
(i,j)＝X
k1
(i,j)
‑
X
k2
(i,j)，
[0015][0016][0017][0017]表示滤波操作，I
d
表示去噪后的偏振图像，ε表示极小的正值。
[0018]进一步，步骤3具体为：
[0019]步骤3.1、对角线方向
[0020]计算所有像素的对角线方向的像素误差ΔD
45
和ΔD
135
，如果某像素点对应的ΔD
135
/ΔD
45
≥λ1，则对该像素点取135
°
方向的4个相邻像素做双三次样条插值，否则对该像素点取45
°
方向的4个相邻像素做双三次样条插值，λ1表示设定第一阈值；
[0021]步骤3.2、水平和垂直方向
[0022]步骤3.2.1、基于去噪后的偏振图像I
d
，获得I
h
、I
v
：
[0023][0024][0025]其中，(i,j)表示像素，
[0026]步骤3.2.2、使用边缘感知引导图，采用基于LOG算子的加权引导滤波方法对I
h
、I
v
进行滤波，得到水平、垂直方向图像ΔI
h
、ΔI
v
；
[0027]步骤3.2.3、计算所有像素的水平、垂直方向的像素误差ΔD0、ΔD
90
，如果某像素点对应的ΔD0/ΔD
90
＞λ2，则对该像素点取水平方向的4个相邻像素做双三次样条插值；若ΔD0/ΔD
90
＜λ2，则对该像素点取垂直方向的4个相邻像素做双三次样条插值；如果ΔD0/ΔD
90
＝λ2，则在水平方向和垂直方向分别使用4个相邻像素对该像素应用双三次样条插值，λ2表示设定第二阈值。
[0028]进一步，对偏振图像进行BM3D去噪。
[0029]本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：、
[0030]1、在对偏振图像进行插值算法之前，先对图像进行去噪的预处理，避免了噪声引起的图像质量降低，导致后续的插值算法的应用不可以获得精确的偏振信息；
[0031]2、针对图像设计边缘感知权重，再结合LOG算子的加权引导滤波去处理图像，既保证了图像的分辨率，又突出了边缘细节；
[0032]3、根据计算对角线、水平和垂直方向上的强度误差，再决定对图像像素插值的具体方式，充分考虑到了图像像素之间强度相关性的联系，平坦区域与边缘区域的联系。
附图说明
[0033]图1是基于边缘感知偏振图像插值方法的流程图；
[0034]图2是本专利技术实施例的流程图。
具体实施方式
[0035]下面结合附图对本专利技术的技术方案做本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于边缘感知的偏振图像插值方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1、对偏振图像进行去噪以及上采样，得到0
°
、45
°
、90
°
和135
°
四个方向的偏振图像；步骤2、计算边缘感知权重，生成边缘感知引导图；步骤3、对四个方向的偏振图像在对角线、水平和垂直方向分别进行插值，得到四张不同偏振方向的图像。2.如权利要求1所述的一种基于边缘感知的偏振图像插值方法，其特征在于，步骤2中边缘感知引导图G为：其中，(i,j)表示像素，v表示水平方向，h表示垂直方向，X
k
(i,j)＝X
k1
(i,j)
‑
X
k2
(i,j)，(i,j)，(i,j)，(i,j)，(i,j)，表示滤波操作，I
d
表示去噪后的偏振图像，ε表示极小的正值。3.如权利要求1所述的一种基于边缘感知的偏振图像插值方法，其特征在于，步骤3具体为：步骤3.1、对角线方向计算所有像素的对角线方向的像素误差ΔD
45
和ΔD
135
，如果某像素点对应的ΔD
135
/ΔD
45
≥λ1，则对该像素点取135
...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹乐，陈佳嘉，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：