[发明专利]一种基于对称性的单透镜计算成像PSF快速标定方法

权利要求书

1.一种基于对称性的单透镜计算成像PSF快速标定方法，其特征在于包括以下步骤：

S1：利用单透镜相机获取模糊图像；

S2：将单透镜计算成像中的PSF标定问题转换为盲卷积图像复原问题，即通过盲卷积图像复原算法求出单透镜的模糊核，具体步骤如下：

S21：为估计出模糊图像空间变化的模糊核，将模糊图像分成若干个小块图像；估计出左上角区域内每个小块图像对应的模糊核，估计每个小块图像的模糊核所用的算法为基于最大后验概率MAP的盲卷积图像复原算法，在最大后验概率模型下，盲卷积图像复原问题的统计学模型可以表述为：

argmaxP(K,I|B)＝argmaxP(B|I,K)P(I)P(K)      (1)

其中，K表示单透镜的模糊核，又称点扩散函数PSF；I表示清晰图像；B表示由单透镜成像系统直接得到的模糊图像；P(K,I|B)表示在模糊图像B已知条件下，与模糊图像B对应的模糊核和清晰图像分别为K和I的概率；P(B|I,K)表示如果已知模糊核K和清晰图像I，对应的模糊图像为B的概率；P(I)表示对原始清晰图像已知的先验概率；P(K)表示模糊核的先验概率；

S22：充分利用单透镜模糊核的空间对称性，利用步骤S21中的盲卷积图像复原算法，首先求出左上角区域内每个图像块对应的模糊核，求右上角区域内与之对称的图像块的模糊核时将已求出的左上角模糊核左右翻转180°作为待求图像块的模糊核迭代优化初始值；求左下角区域内与之对称的图像块的模糊核时，将已求出的左上角模糊核上下翻转180°，作为待求图像块的模糊核迭代优化初始值；求右下角区域内与之对称的图像块的模糊核时，将已求出的左上角模糊核先左右翻转180°，再上下翻转180°，作为待求图像块的模糊核迭代优化初始值。

2.根据权利要求1所述的基于对称性的单透镜计算成像PSF快速标定方法，其特征在于：所述S1中的模糊图像是在正常光圈大小下，由单透镜相机得到的模糊图像。

3.根据权利要求1所述的基于对称性的单透镜计算成像PSF快速标定方法，其特征在于：在步骤S22中所用到的迭代优化方法为EM优化算法，EM优化算法分为两个步骤，在E-step中，根据给定的当前模糊核求解非盲卷积图像复原，求出潜在的平均图像，并估计该平均图像周围的方差；在M-step中，根据E-step中求出的潜在平均图像求出最佳的模糊核；

EM算法的具体步骤如下：

(1)E-step：令Q(I)＝P(I|B,K)，并计算出Q(I)的均值u和方差C，其中P(I|B,K)表示在已知模糊图像B和模糊核K的条件下，对应的清晰图像为I的概率；均值u就代表给定当前模糊核时潜在的清晰图像，C代表清晰图像周围的方差；

(2)M-step：找到使K*I-B达到最小值的K值，即式(2)达到最小值；

E_Q||K*I-B||²      (2)

在M-step中使用的是求导函数的方法，即找到式(2)的极值点，因为式(2)包含一个二次项，而在E-step中所求出的均值和方差足以满足式(2)的求解条件，此时所求出的是局部最优解，然后多次交替迭代E-step和M-step，直到得到最终的全局最优解，即最佳的模糊核。