本發明專利技術公開了一種基于多層次迭代可視化優化的全聚焦合成孔徑透視成像方法，用于解決現有的基于能量最小化像素標記合成孔徑成像方法成像效果差的技術問題。技術方案是首先將場景分為多個可視層，利用迭代的方法，設計一個廣泛的合成孔徑優化框架，在自由深度下重建可見物體和被遮擋物體的表面，利用多層迭代能量最小化優化方式，在任意給定的深度范圍內產生全聚焦圖像。將本發明專利技術在Stanford數據庫和UCSD數據庫的數據進行測試，測試結果顯示本發明專利技術方法得到了更清晰以及更接近現實的全聚焦成像。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種全聚焦合成孔徑透視成像方法，特別是涉及一種。
技術介紹
基于相機陣列透視成像是計算機視覺領域的一個重要研究課題，其在對隱藏目標成像、檢測、識別和跟蹤以及自由深度視點成像等方面具有廣泛的應用。目前的合成孔徑成像方法主要有:基于平面+視差的合成孔徑成像方法與基于能量最小化的像素標記合成孔徑成像方法。文獻“Synthetic Aperture Imaging using Pixel Labeling via Energy Minimization, PR, 46 (I): 174-187，2013”公開了一種基于能量最小化像素標記合成孔徑成像方法。與傳統基于平面+視差的合成孔徑成像方法不同，該方法將透視成像轉化為類別標記問題，而非簡單的將所有相機視角下的圖像進行平均。該方法首先對每個相機視角下的像素利用能量最小化方法標記屬于遮擋物的像素點，然后，在給定聚焦深度對沒有被標記的像素進行平均，獲得透視成像。雖然這種方法獲得了對遮擋物的透視成像，但是卻只能解決前景遮擋物的標記問題，無法實現在不同深度的多遮擋物分割和成像問題。此外，這種方法只能聚焦到場景中的特定深度而不是實現全聚焦，并且對缺乏紋理的成像效果較差。
技術實現思路
為了克服現有的基于能量最小化像素標記合成孔徑成像方法成像效果差的不足，本專利技術提供一種。該方法根據景物是否可見將場景分為多個可視層，首先利用迭代的方式，設計一個廣泛的合成孔徑優化框架，在自由深度下重建可見和被遮擋物體的表面，利用多層迭代能量最小化優化方式，在任意給定的深度范圍內產生全聚焦圖像。在Stanford數據庫和UCSD數據庫上的測試結果顯示，本專利技術能夠得到更清晰以及更接近現實的全聚焦成像。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是:一種，其特點是包括以下步驟:步驟一、初始化，將所有相機視角下的像素點標記為不可見，并利用合成孔徑成像方法，生成任意深度的合成圖像，以及對應的最大色差圖(Maximum Color DifferenceImage,簡稱 MCD 圖)；步驟二、多層次可視化優化，即將MCD圖作為數據項進行能量最小化優化，標記可視點和被遮擋的像素點。當前處理層I能夠獲取的信息包括O至(1-1)層的可視圖和深度圖，利用所獲取的信息可以在所有相機成像中將遮擋物移除。本專利技術將當前層I的全部可見的像素估計問題轉化為能量最小化問題，產生可視化能量函數，表示為:E (V1) =Ed (V1)+Es (V1)⑴其中Ed (V1)表示數據項，Es (V1)表示平滑項。對于數據項，本專利技術選擇基于MCD的最優深度聚焦方法，并定義在參考相機下的每個像素X的數據損失Ed(V1)為:權利要求1.一種，其特征在于包括以下步驟: 步驟一、將所有相機視角下的像素點標記為不可見，并利用合成孔徑成像方法，生成任意深度的合成圖像以及對應的最大色差圖； 步驟二、將最大色差圖作為數據項進行能量最小化優化，標記可視點和被遮擋的像素點；當前處理層I獲取的信息包括O至(1-1)層的可視圖和深度圖，利用所獲取的信息在所有相機成像中將遮擋物移除；將當前層I的全部可見的像素估計問題轉化為能量最小化問題,產生可視化能量函數,表示為: E (V1) =Ed (V1)+Es (V1) (I) 式中，Ed(V1)表示數據項，Es(V1)表示平滑項； 對于數據項，選擇基于最大色差的最優深度聚焦方法，并定義在參考相機下的每個像素X的數據損失Ed (V1)為:全文摘要本專利技術公開了一種，用于解決現有的基于能量最小化像素標記合成孔徑成像方法成像效果差的技術問題。技術方案是首先將場景分為多個可視層，利用迭代的方法，設計一個廣泛的合成孔徑優化框架，在自由深度下重建可見物體和被遮擋物體的表面，利用多層迭代能量最小化優化方式，在任意給定的深度范圍內產生全聚焦圖像。將本專利技術在Stanford數據庫和UCSD數據庫的數據進行測試，測試結果顯示本專利技術方法得到了更清晰以及更接近現實的全聚焦成像。文檔編號G06T7/00GK103198475SQ20131007480公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月8日 優先權日2013年3月8日專利技術者楊濤, 張艷寧, 仝小敏, 馬文廣 申請人:西北工業大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于多層次迭代可視化優化的全聚焦合成孔徑透視成像方法，其特征在于包括以下步驟：步驟一、將所有相機視角下的像素點標記為不可見，并利用合成孔徑成像方法，生成任意深度的合成圖像以及對應的最大色差圖；步驟二、將最大色差圖作為數據項進行能量最小化優化，標記可視點和被遮擋的像素點；當前處理層l獲取的信息包括0至(l?1)層的可視圖和深度圖，利用所獲取的信息在所有相機成像中將遮擋物移除；將當前層l的全部可見的像素估計問題轉化為能量最小化問題，產生可視化能量函數，表示為：E(Vl)=Ed(Vl)+Es(Vl)???(1)式中，Ed(Vl)表示數據項，Es(Vl)表示平滑項；對于數據項，選擇基于最大色差的最優深度聚焦方法，并定義在參考相機下的每個像素x的數據損失Ed(Vl)為：Ed(Vl)=Σx∈Iref(Vl(x)-(1-mind∈D(MCDd(x))))---(2)式中，D={d1,d2,d3,L,dm}，MCDd(x)表示像素x在深度d處的聚焦度量值：MCDd(x)=max∀i≠j(|Iid(x)-Ijd(x)|·Bil(x)·Bjl(x))---(3)Bil(x)=0ifΣl0=1l-1Vl0i(x)>01otherwise---(4)式中，代表像素點x在聚焦深度為d的情況下經仿射變換后第i個相機成像中的像素值；是屬于第i個相機的二值圖，標記在該層之前的所有層中的可見像素點；是第i相機下的可見層l0，從參考相機的層獲得；如果x被前一層遮擋，則否則在l層的平滑項Es(Dl)是一種前置正則化；這種前置是指兩個相鄰接像素在同一時間屬于同一目標的可能性很大，并且在參考相機中能夠同時可視或者遮擋；采用標準的4鄰接系統，并當相鄰兩個像素的標簽不相同時進行懲罰：Es(Vl)=Σp∈Irefq∈NpSp,q(Vl(p),Vl(q))---(5)Sp,q(Vl(p),Vl(q))=min(τυ,β(p,q)·|Vl(p)?Vl(q)|)???(6)ρ(p,q)=h(|mind∈D(MCDd(p))-mind∈D(MCDd(q))|)---(7)τυ和β(p,q)表示對應平滑項的最大值和權值；h是遞減權值函數，選擇反比例函數作為h(.)；利用以上的數據項和平滑項，用Graph?Cut對能量函數進行最小化，獲取可視層Vl；步驟三、對于可視點進行最優聚焦深度估計，產生當前層下全部可見像素的深度圖；根據步驟二中通過可視化優化獲取的Vl，結合多層次優化估計當前層全部可見的像素的最優深度；與可視化優化相同，采用標簽Dl:Ωl→D，Ωl={x:|Vl(x)=1|}代表在參考相機下全部可見的像素，D是該場景的深度序列；同樣，利用能量最小化結構尋找標簽：E(Dl)=Ed(Dl)+Es(Dl)???(8)對于數據項，采用與多層次可視化優化相同的處理方式，將最大色差度量作為代價函數：Ed(Dl)=Σx∈ΩlMCDDl(x)(x)---(9)第l層的平滑項Es(Dl)是一種正則規則；同樣采用4鄰接系統，并當相鄰兩個像素的標簽不相同時進行懲罰：Es(Dl)=Σp∈Ωlq∈NpSp,q(Dl(p),Dl(q))---(10)Sp,q(Dl(p),Dl(q))=min(τυ,β(p,q)·|Dl(p)?Dl(q)|)???(11)τυ和β(p,q)表示對應平滑項的最大值和權值，利用獲取的數據項和平滑項，采用Graph?Cut解決深度標簽優化問題，得到當前可見層的深度圖；步驟四、將當前層l中不可見的點作為下一個可視層，根據當前層的像素點的標記信息，應用針孔相機成像模型原理，找到當前層的像素點在所有相機成像中的對應點，對其標記信息，得到所有相機成像中的像素標記信息，去除已標記為可見的像素點，得到只包含對當前層不可見的像素點的新的成像，由這些圖像進行新的合成孔徑成像，生成任意深度的合成圖像，以及對應的最大色差圖；步驟五、重復步驟二至四，直到沒有被遮擋的點為止，獲取所有可視層圖像，將得到的可視層圖像進行合并，得到全聚焦圖像。FDA00002897930300014.jpg,FDA00002897930300015.jpg,FDA00002897930300016.jpg,FDA00002897930300017.jpg,FDA00002897930300018.jpg,FDA00002897930300019.jpg...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊濤，張艷寧，仝小敏，馬文廣，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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