【技术实现步骤摘要】
一种针对菲涅尔单透镜计算成像系统的端到端设计方法
[0001]本专利技术属于光学计算成像
，特别是涉及一种针对菲涅尔单透镜计算成像系统的端到端设计方法。
技术介绍
[0002]传统成像系统的设计依赖于光学设计，通过一系列镜片组合消除各种像差，往往会导致所设计的镜头包含几片甚至十几片透镜。
[0003]近年来，伴随着图像去模糊等图像重建算法的出现，由单片透镜加重建算法构成的成像系统逐渐成为热点，单透镜成像系统相比复杂透镜组成像系统具有体积小、质量轻、结构简单的优势。菲涅尔透镜通过将曲面面形折叠到一个平面上，能够进一步降低单透镜的体积和质量。单透镜成像在智能手机摄像头、无人机平台摄像系统、遥感相机等亟需小型化成像系统领域具有广阔的应用前景。
[0004]现有技术中，菲涅尔单透镜常应用于智能手机摄像头、无人机平台摄像系统、遥感相机等亟需小型化成像系统领域，现有的菲涅尔单透镜计算成像系统设计通常将菲涅尔单透镜按光学指标进行设计，重建算法按图像质量指标进行设计，无法通过系统级指标对两者同时一体化设计。要想实现菲涅...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种针对菲涅尔单透镜计算成像系统的端到端设计方法，其特征在于，包括以下步骤：构建菲涅尔单透镜成像模型和图像重建处理模型；输入场景图像，基于所述菲涅尔单透镜成像模型与所述图像重建处理模型获取复原图像，计算所述复原图像与场景图像的差异；基于所述复原图像与场景图像的差异，计算菲涅尔单透镜的透镜参数和算法参数；基于菲涅尔单透镜成像模型仿真获得带误差的图像，并基于蒙特
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卡罗算法分析图像成像效果最差的误差组合，获取容许误差范围。2.根据权利要求1所述的针对菲涅尔单透镜计算成像系统的端到端设计方法，其特征在于，所述菲涅尔单透镜成像模型的构建方法包括：基于极限近似建立菲涅尔面形的理想矢高及法线向量分布函数，构建理想模型；基于高斯化改进的可微光线对所述理想模型进行追迹，构建所述菲涅尔单透镜成像模型。3.根据权利要求2所述的针对菲涅尔单透镜计算成像系统的端到端设计方法，其特征在于，基于高斯化改进的可微光线对所述理想模型进行追迹的过程包括：计算出任意光线经菲涅尔透镜折射后到达像面的位置，计算点扩散函数PSF，基于物点发出的光线计算光线在像面的位置、像元中心位置、欧式距离，计算所述光线的高斯权重；对所述高斯权重进行整合，获取所述物点的可微点扩散函数PSF，并进行卷积与插值，获取模糊图像，基于所述模糊图像获取仿真图像。4.根据权利要求3所述的针对菲涅尔单透镜计算成像系统的端到端设计方法，其特征在于，基于所述模糊图像获取仿真图像的方法为：在所述模糊图像中引入高斯噪声，获取所述仿真图像。5.根据权利要求1所述的针对菲涅尔单透镜计算成像系统的端到端设计方法，其特征在于，所述图像重建处理模型的构建方法包括：基于Res
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Unet图像重建算法获取模糊图像R、G、B三个通道；将菲涅尔单透镜空变特征信息作为第四通道加载在R、G、B三个通道之后，组成四个通道，基于所述四个通道获取四通道图；基于所述四通道...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯晴宇，李宗岭，谭凡教，张荣帅，刘津，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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