[发明专利]基于自动目标提取的全聚焦合成孔径成像方法

说明书

本发明公开了一种基于自动目标提取的全聚焦合成孔径成像方法，用于解决现有全聚焦合成孔径成像方法成像精度差的技术问题。技术方案是将全聚焦合成孔径成像，看作是聚焦目标和非聚焦平面的联合成像问题，通过非聚焦区域和聚焦目标的估计，利用目标提取方法最终将目标和估计的非聚焦区域自然镶嵌，实现无散焦模糊的全聚焦合成孔径成像，解决利用迭代计算可视像素点错误易于传递而导致精度差的技术问题。本发明充分利用多视角信息，将全聚焦合成孔径成像看作是聚焦目标和非聚焦平面的联合成像问题，通过非聚焦和聚焦目标的估计，利用目标提取技术最终将目标和背景自然镶嵌，实现了无散焦模糊的全聚焦合成孔径成像，成像精度高。

技术领域

本发明涉及一种全聚焦合成孔径成像方法，特别是涉及一种基于自动目标提取的全聚焦合成孔径成像方法。

背景技术

文献“,All-in-focus Synthetic Aperture Imaging，ECCV，p1–15，2014”公开了一种全聚焦合成孔径成像方法，用于解决合成孔径成像时因聚焦于某一焦平面，导致非焦平面上物体散焦模糊的问题。该方法基于逐层可视像素标记思想，首先选定某一个相机视角作为参考视角，通过计算各视角对应像素点最大色彩区分度，从而标记当前层无遮挡可视像素，进而用于下一层可视像素的迭代运算。经过逐层反复迭代运算，进而获得整幅图像像素均清晰可视的全聚焦合成孔径图像。当某一像素不同深度各视角色彩相似时，将会影响对该像素可视性的判断，并通过迭代传播，影响各层像素可视性判断的正确性，从而降低最终成像精度。

发明内容

为了克服现有全聚焦合成孔径成像方法成像精度差的不足，本发明提供一种基于自动目标提取的全聚焦合成孔径成像方法。该方法利用多视角信息，将摒弃迭代和最大像素色彩差异用于可视像素计算。将全聚焦合成孔径成像，看作是聚焦目标和非聚焦平面的联合成像问题，通过非聚焦区域和聚焦目标的估计，利用目标提取方法最终将目标和估计的非聚焦区域自然镶嵌，实现无散焦模糊的全聚焦合成孔径成像，解决利用迭代计算可视像素点错误易于传递而导致精度差的技术问题。本发明充分利用多视角信息，将全聚焦合成孔径成像看作是聚焦目标和非聚焦平面的联合成像问题，通过非聚焦和聚焦目标的估计，利用目标提取技术最终将目标和背景自然镶嵌，实现无散焦模糊的全聚焦合成孔径成像，成像精度高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于自动目标提取的全聚焦合成孔径成像方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、利用相机阵列从不同视角同时捕获的信息对非聚焦区域进行重建。通过图像片段从不同视角选取像素值。将非聚焦区域估计问题等价于最优标记问题并通过能量最小化计算，其中标记表示用以重建非聚焦区域的像素的相机序号。

W₁，...W_k，...W_N表示N个相机视角采集的图像，M表示某相机视角采集图像中的像素集，m表示第k个相机采集图像中的像素，m∈M，W_k(m)为其像素值。F＝{f_m}_m∈M表示输出像素标记的集合，表示集合中像素所在图像的相机序号。估计的非聚焦区域由各相机采集图像的像素得到，其中为最小代价标记。

定义标记F的能量函数E(F)，包括数据项和平滑项。

式中，表示临近像素对的集合。D_m(f_m)为像素m分配标记f_m的代价，V_mn(f_m，f_n)为临近像素对(m，n)分配标记f_m，f_n的代价。

计算单像素标记代价D_m(f_m)