[发明专利]一种人眼视网膜机理的超分辨率图像获取方法及系统

说明书

本发明公开的一种人眼视网膜机理的超分辨率图像获取方法及系统，属于光电成像技术领域。本发明的方法根据人眼视网膜旋转和尺度不变性能够获得具有水平亚像素位移和竖直亚像素位移的低分辨率对数极坐标图像的特点，通过水平亚像素位移和竖直亚像素位移的组合变换，获取超分辨率重建需要的低分辨率图像，简化图像配准参量，减少超分辨率重建的复杂度；同时由于人眼视网膜空间非均匀采样结构具有中间高分辨率边缘低分辨率成像的特点，减少参与超分辨率重建的数据量，提高超分辨率重建的效率，进一步提高超分辨率重建后目标识别和跟踪的速度。本发明还公开用于实现所述方法的一种人眼视网膜机理的超分辨率图像获取系统。

技术领域

本发明涉及一种人眼视网膜机理的超分辨率图像获取方法及系统，属于光电成像技术领域。

背景技术

高分辨率图像中的像素密度更高，相同尺寸下比低分辨率图像能够提供更多的图像细节信息，可用于进行精确的目标识别和跟踪，因此在医学数字影像、视频监控、空间遥感和目标定位等领域发挥着日益重要的作用。通过减少成像系统中成像器件像元大小和增加成像系统中成像器件像元密度的方法能够获得高分辨率图像，但是目前成像器件的生产制造水平尚不成熟，技术工艺复杂，研制成本高。利用超分辨率重建技术，再不改变成像系统中成像器件的前提下，通过对多幅具有互补信息的低分辨率图像进行处理，能够提高图像分辨率从而获得高分辨图像。

现有的图像超分辨率重建方法中，成像系统获得的是采样均匀的低分辨率图像，即目标和背景的像素分辨率相同，进行超分辨重建后，目标和背景的像素分辨率获得同等程度的提高。但是在目标识别和跟踪的过程中，只需要目标是高分辨，背景高分辨会增加计算的数据量和超分辨率重建的时间。

人眼视网膜采样机理能够实现中间感兴趣区域(目标)的高分辨率成像，用于目标识别和跟踪，同时压缩边缘无关区域(背景)的信息量，减少参与超分辨率重建的数据量。人眼视网膜旋转尺度不变性和空间非均匀采样结构，在目标识别和跟踪等领域具有明显优势。随着传感器技术的飞速发展，仿人眼视网膜机理的传感器制造技术已逐渐趋于成熟，这为人眼视网膜机理的超分辨率图像获取提供可能。

发明内容

本发明公开的一种人眼视网膜机理的超分辨率图像获取方法及系统要解决的技术问题为：根据人眼视网膜机理获得具有空间变分辨率的初始低分辨率图像，进而实现超分辨率图像重建，具有系统简单、重建复杂度小和数据计算量少等优点。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种人眼视网膜机理的超分辨率图像获取方法，根据人眼视网膜旋转和尺度不变性能够获得具有水平亚像素位移和竖直亚像素位移的低分辨率对数极坐标图像的特点，通过水平亚像素位移和竖直亚像素位移的组合变换，获取超分辨率重建需要的低分辨率图像，简化图像配准参量，减少超分辨率重建的复杂度。同时由于人眼视网膜空间非均匀采样结构具有中间高分辨率边缘低分辨率成像的特点，减少参与超分辨率重建的数据量，提高超分辨率重建的效率，进一步提高超分辨率重建后目标识别和跟踪的速度。

本发明公开的一种人眼视网膜机理的超分辨率图像获取方法，包括如下步骤：

步骤一：根据输入的超分辨率倍率k，获取低分辨率图像。

根据实际要求输入超分辨率倍率k，控制模块根据输入的超分辨率倍率值严格控制液体透镜电流值的变化，从而改变液体透镜的焦距，使得目标能够在景深范围内呈现清晰图像的同时获得视场大小变化的低分辨率图像。视场大小变化得到的低分辨率图像在笛卡尔坐标中显示为采样点径向方向变化，在对数极坐标中显示为竖直方向变化，获得具有竖直亚像素位移的低分辨率对数极坐标图像。控制模块根据输入的超分辨率倍率值精密的控制伺服电机运动，使得仿人眼传感器发生细小的旋转。仿人眼传感器的旋转得到的低分辨率图像在笛卡尔坐标中显示为采样点环向变化，在对数极坐标中显示为水平方向变化，即获得具有水平亚像素位移的低分辨率对数极坐标图像。通过竖直亚像素位移和水平亚像素位移的组合变换，获取低分辨率图像。

步骤一具体实现方法为：