[发明专利]在图像中交互式调焦的系统、方法和媒体

说明书

互相参照的相关申请

本申请要求2012年4月26日提交的美国临时申请No.61/638,974的权益，该申请的全部内容并入本文作为参考。

陈述关于联盟发起的研究或发展

本发明是由根据海军研究办公室(Office of Naval Research)授予的批准号(Grant Nos.)N00014-11-1-0285和N00014-08-1-0929以及国防高等研究计画署(Defense Advanced Research Projects Agency)授予的批准号W911NF-10-1-0214的政府支持所作出的。所述政府对本发明具有一定的权利。

技术领域

本公开主题涉及在图像中进行交互式调焦的系统、方法和媒体。

背景技术

图像的景深(DOF)是景象中的物体在该景象的图像上可清晰显现的景象深度范围。在大多数成像应用中，从民用数字摄影到光学显微术，我们都希望控制好被捕捉图像的景深。随着景深的增大，越来越多的景象能够得到清晰呈现，这对于捕捉大景深图像最好不过了。然而，一些传统的增大景深的手段，例如减小相机的孔径，都有其局限性。例如，孔径越小，到达图像传感器(或胶片)的光线就越少，则需要的曝光时间越长，这会降低信噪比，进而由于相机抖动和/或捕捉对象移动而使图像模糊不清。而且，随着像素尺寸的减小(和/或随着传感器分辨率的下降)，受图像中散焦模糊影响的像素增多，进而使图像的景深减小。同时，每个像素接受的光线减小也会使信噪比下降。这种景深与信噪比之间的平衡是成像技术中一个长期存在的根本局限。

图像景深的另外两个局限是：(1)许多相机只能捕捉一个与景象范围对应的有限景深；(2)图像景深通常是固定不变的，用户在捕捉图像后无法更改景深。由于景深的单一性和固定性，只有处于景深内的物体才能清晰显现，景象中处于景深之外的物体有一定程度的模糊。例如，这就使使用者无法捕捉一张相机近处物体(如几英寸到几英尺远)和相机远处物体(如数英尺到数十英尺远)都清晰的图像，使用者只能让其中一个物体清晰显现。

因此，需要一种可以对于多景深在对图像内进行交互式调焦的机制，并且该机制能够提供具有扩展景深的图像。

发明内容

根据本公开主题的不同实施例，提供了在图像中进行交互式调焦的系统、方法和媒体。

本公开主题的一些实施例，提供了在图像中进行交互式调焦的系统，该系统包括：透镜；图像传感器；和硬件处理器，其设置用于：使图像传感器在预定时间段内捕捉多个图像，其中，这些图像中的各个图像代表不同时间点的景象；改变这些图像中至少一对图像之间的景深；把这些图像按照捕捉顺序连接，形成一个连续聚焦体积；根据连续聚焦体积计算出表现各个图像聚焦部分的空间－时间聚焦图像；以及根据连续聚焦体积和空间－时间聚焦图像计算出空间－时间指数图，该空间－时间指数图从这些图像中识别出景象中各个位置的聚焦图像。

根据本公开主题的一些实施例，提供了进行交互式调焦的方法，所述方法包括：使用硬件处理器在预定时间段内捕捉多个图像，其中，所述多个图像中的每个图像代表不同时间点的景象；使这些图像中至少一对图像之间的捕捉这些图像时的景深发生改变；将这些图像按捕捉顺序连接，形成一个连续聚焦体积；根据连续聚焦体积计算出表现每个图像聚焦部分的空间－时间聚焦图像；以及根据连续聚焦体积和空间－时间聚焦图像计算出空间－时间指数图，该空间－时间指数图从这些图像中识别出景象中各个位置的聚焦图像。

根据本公开主题的一些实施例，提供了含有计算机可执行指令的非瞬时计算机可读媒体，所述指令由硬件处理器执行时，使硬件处理器执行交互式调焦方案，所述方案包括：在预定时间段内捕捉多个图像，其中，每个图像代表不同时间点的景象；使这些图像中至少一对图像之间的捕捉这些图像时的景深发生改变；将这些图像按捕捉顺序连接，形成一个连续聚焦体积；根据连续聚焦体积计算出表现每个图像聚焦部分的空间－时间聚焦图像；以及根据连续聚焦体积和空间－时间聚焦图像计算出空间－时间指数图，该空间－时间指数图从这些图像中识别出景象中各个位置的聚焦图像。