[发明专利]图像处理设备和方法

说明书

技术领域

下面的描述涉及摄影术。更具体地讲，该描述涉及一种使用光场数据处理图像的设备和方法。

背景技术

当前，拍摄系统一般使用一种只能一次查看一幅图像的拍摄操作。但是，已进行对具有焦点重组功能的全光相机的研究。全光相机(也称为光场相机)使用微透镜阵列(例如，柱状透镜阵列)或者光编码掩膜捕捉场景的四维光场信息。这种全光相机可在一次拍摄操作之后(例如，单幅图像捕捉之后)向用户提供各种功能(例如，改变焦点平面并能够从几个角度查看场景)。全光相机可用于减少立体匹配(即，将立体图像连接在一起)中的对应问题。

另外，在许多领域需要高分辨率图像，例如，监控摄像机、用于精确诊断的计算机断层扫描(CT)图像、用于模式识别的计算机视觉、地质勘测卫星图像等。为了获得高分辨率图像，已进行研究以提供使用信号处理技术从低分辨率图像序列重构高分辨率图像的方法。

发明内容

技术问题

需要一种能够通过使用光场数据提供高分辨率图像的图像处理设备和图像处理方法。

技术方案

提供了一种能够通过使用光场数据针对期望的位置提供高分辨率图像的图像处理设备和图像处理方法。

有益效果

根据本发明，通过对使用光场数据生成的图像的期望位置进行信号处理可提高空间分辨率。

附图说明

图1是示出示例图像处理设备的示图。

图2是用于解释使用光场数据的图像处理的示图。

图3是示出通过图1所示的图像处理设备的数据处理器生成重新聚焦图像的方法的示图。

图4是示出示例全光相机的方向分辨率、空间分辨率和光电传感器像素大小之间的关系的示图。

图5是示出图1所示的图像处理设备的示例数据处理器的框图。

图6a是示出根据特定α值的重新聚焦图像的示图，在图像处理设备的显示器上查看所述重新聚焦图像。

图6b是示出在改变α值时生成的多个重新聚焦图像的示图。

图6c是表示根据图6b的α值的变化的重新聚焦图像的清晰度的曲线图。

图7a是示出用于聚焦区域的光场数据值的示图。

图7b是示出用于失焦区域的光场数据值的示图。

图8是示出图5所示的示例合成比率确定器的示图。

图9是示出示例比率函数的示图。

图10a是示出示例高分辨率图像重构的示图。

图10b是示出示例高分辨率图像重构的另一示图。

图10c是示出示例高分辨率图像重构的另一示图。

图11是示出图5所示的示例高分辨率图像生成器的框图。

图12a是示出选择标准图像帧和参考图像帧的示例技术的示图。

图12b是示出选择标准图像帧和参考图像帧的示例技术的另一示图。

图13a是示出基于光场的与标准图像帧相比的示例亚像素位移的示图。

图13b是示出基于光场的与标准图像帧相比的示例亚像素位移的另一示图。

图13c是示出基于光场数据的与标准图像帧相比的示例亚像素位移的另一示图。

图14是示出基于标准图像帧生成示例高分辨率标准图像帧的示图。

图15是示出基于标准图像帧的点扩散函数(PSF)的示例计算的示例的示图。

图16是示出通过使用光场数据针对期望的聚焦区域生成高分辨率图像的示例方法的流程图。

图17是示出通过使用光场数据生成高分辨率图像的示例方法的流程图。

贯穿整个附图和详细描述，除非有相反的描述，否则相同的附图标号将被理解为指示相同的元件、特性和结构。为了清楚、说明和方便，可夸大这些元件的相对尺寸和描述。

最佳方式

在一个总的方面，提供了一种图像处理设备，包括：光场数据位置确定器，被构造为根据期望的聚焦位置，确定与场景对应的光场数据中的一部分光场数据的位置；重新聚焦图像生成器，被构造为通过使用位置确定的所述一部分光场数据生成重新聚焦的第一图像；高分辨率图像生成器，被构造为生成包括相对于重新聚焦的第一图像的预定设置比率的高分辨率图像；合成比率确定器，被构造为通过使用关于位置确定的所述一部分光场数据的位置的相似性，确定高分辨率图像和重新聚焦的第一图像的放大图像之间的局部合成比率；以及图像合成器，被构造为根据局部合成比率，通过合成高分辨率图像和重新聚焦的第一图像的放大图像来生成合成图像。