[发明专利]基于主辅协同双光路设计的全向成像方法

权利要求书

1.一种基于主辅协同双光路设计的全向成像方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将同一场景的光线分成用于图像复原的主光路和用于编码孔径辨识模糊尺度的辅助光路，分别在普通孔径相机和编码孔径相机成像，其中主光路的光能大于辅助光路的光能；

步骤二、构建折反射全向成像散焦模糊数学模型，选择编码孔径方案，结合折反射系统的结构，辨识出折反射全向图像各个区域的散焦模糊尺度；

步骤三、对散焦模糊图像进行复原得到全聚焦全向图像：

1）首先将散焦模糊图像分成多个环状区域；

2）提出基于全向全变分最小化的图像复原方法，对每一块环状区域的散焦模糊图像进行复原；

3）对所有复原后的环状区域的清晰图像进行拼接，获得全聚焦全向图像；

其中基于全向全变分最小化的图像复原方法为：将全向图像中的像素点反投影到柱面全景图像中，在柱面全景图像中根据梯度计算方法确定水平和垂直方向的相邻像素点，然后正投影到全向图像中，找到对应像素点的相应位置，计算该像素点的梯度值大小。

2.根据权利要求1所述基于主辅协同双光路设计的全向成像方法，其特征在于，步骤二中所述折反射全向成像散焦模糊数学模型的构建方法如下：建立ROZ坐标系，建立ROZ坐标系，其中原点O在光心平面正上方，与光心平面距离为C，Z轴垂直于光心平面，R轴平行于光心平面；已知实景空间物点w和反射镜面上一点m_r(α,β)，其中α,β为反射镜面参数，入射光线w_mr的单位方向向量为e_i(α,β)，经反射镜面上一点m_r(α,β)的反射光线的单位方向向量为e_r(α,β)，反射镜面上一点m_r(α,β)的单位法向量为n_r(α,β)，根据已知的反射镜面参数，可求得n_r(α,β)，也可求得实景空间物点w经反射镜面上一点m_r(α,β)成的虚像w_c(α,β)的位置；再使用已知的Jacobian方法求得虚像w_c(α,β)到点m_r(α,β)的距离rc；当反射镜面上的点m_r(α,β)位于主入射光线wf与镜面的交点m₀处时，设虚像w_c(α,β)所在的物点深度为S_d,则S_d为：

S_d=(d_c+m₀p₀)sinμ

(1)

其中，d_c为点w_c和点m₀之间的距离。进一步得到折反射全向成像散焦模型：

Y=X*F^S+η

(2)

其中，Y是得到的模糊图像，X是全聚焦的清晰图像，F^S是由卷积核形状F和卷积尺度S构成的卷积矩阵，卷积尺度S和深度S_d是一一对应的，η为图像的噪声；根据以上的折反射全向成像散焦模型，再根据编码孔径的卷积核形状F，建立一套各个卷积尺度S的模糊标准，并依据模糊标准分析模糊图像的模糊尺度，找到相匹配的卷积尺度进行反卷积做图像复原。

3.根据权利要求1所述基于主辅协同双光路设计的全向成像方法，其特征在于，所述编码孔径的选择方法为：采用多种编码孔径设计方案分别绘制平方和曲线，从中选择形状尖锐度最高的残差平方和曲线，该残差平方和曲线对应的编码孔径设计方案即为最优方案。