[发明专利]基于三维光场技术的光学无人机监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于光场技术的无人机监测方法和系统。提供一种基于光场技术的无人机监测方法，包括：开始无人机监测；通过光场相机获得较低分别率的视频图像信息；判断所获得的视频图像信息是否为无人机；对其中的无人机图像进行图形重建；获得重建后的光场图像深度及位置信息监测无人机并发出警示。本发明的监测方法和系统能够获得清晰的立体图像，从而在监测或探测无人机的过程中提高效率和准确性。

技术领域

本发明属于无人机监测领域，特别涉及一种基于光场技术的无人机监测方法和系统。

背景技术

随着无人机技术的发展，对无人机的监测系统的改进有着广泛的需求，现有技术中多采用雷达和摄像头相结合的监测系统。雷达监测易受隐身技术欺骗且低空监测的效果较差，摄像头一般来说分辨率较低。中国发明专利申请201810128587.2公开了一种无人机监测系统及其监督方法。在该方法中，利用软件方法，扫描区域内的图像，通过第一和第二相机形成立体视觉判断图像中是否存在可疑的目标，通过计算可疑目标的准确位置，对可疑目标进行跟踪拍摄。该技术主要是在软件部分进行改进。中国发明专利申请201810396720.2公开了一种无人机探测方法、装置及电子设备。也主要是从软件的角度，控制探测平台上的相机转动，采取发送转动指令至转台的电机，以使电机带动转台上的多台相机转动预设角度；发送停止指令至该电机，以使该电机控制转台在转动预设角度后停止转动；当确定上述多台相机停止预设时间后，控制多台相机进行一次拍摄以获取多个图像；对该多个图像进行图像识别，确定监控区域内是否存在无人机；如果监控区域内不存在无人机，则重新执行以上步骤。上述两项现有技术的缺陷在于，由于缺乏高分辨率的图像，因此无法准确判定远距离的无人机以及所探测到无人机的空间位置。

现有技术中，存在两种方法可以提高图像的分辨率。其中一个是减小像素尺寸。当像素尺寸减小时，其信噪比(SNR)也会随之降低。因此，减小像素尺寸方面存在一个界限，如果超出这一界限的话，就会出现由于散粒噪声的增加导致图像分辨率下降的情况。而另外一种方法就是将更多的光电检测器装入到芯片之中，进而增加传感器芯片的尺寸。同样，这一方法的代价就是芯片的电容增加，而这反过来又会降低电荷的传输速率，并且需要更长的图像捕捉时间。除此之外，这一方法还会使传感器芯片的大小和成本显著增加。为了获得优化的方案，并考虑成本方面的效益，在拍摄高分辨率照片时，就必须适当的缩短其拍摄时间，并在质量上进行合理的提高。对无人机检测而言，优化后的高分辨率图像可能依旧不足以满足大多数的实际应用环境。

需要一种新的分辨率高，并且稳定的监测方法和系统，获得清晰的立体图像，从而在监测或探测无人机的过程中提高效率和准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的分辨率高，并且稳定的监测方法和系统，获得清晰的立体图像，从而在监测或探测无人机的过程中提高效率和准确性。本发明的一个目的在于提供一种基于光场技术的无人机监测方法，包括：开始无人机监测；通过光场相机获得较低分别率的视频图像信息；判断所获得的视频图像信息是否为无人机；对其中的无人机图像进行图形重建；获得重建后的光场图像深度及位置信息监测无人机并发出警示。其中所述图像重建步骤为基于模型的超分辨率方法或基于多帧的超分辨率方法。其中所述基于多帧的超分辨率方法，从一组分辨率相对较低(LR)的图像中重建一个分辨率较较高 (HR)图像的方法，也可以被称为多帧图像超分辨方法；利用记录得到的分辨率相对较低(LR)的图像之间的相关性进行重建。其中所述无人机图像的重建步骤，包括(a)通过微透镜阵列成像的光场图像；(b) 根据焦平面的距离排列的子孔径图像序列；(c)单个子孔径图像；(d)根据主镜头上的位置排列的多视角子孔径图像；其中所述多视角子孔径图像阵列是在原始复眼图像进行处理后获得的。其中所述无人机图像的重建步骤后，将重建的光场图像结合估计的深度图对光场图像进行再聚焦，并将再聚焦的图像相结合获得所有聚焦的光场图像。其中根据上述合成孔径技术，原始复眼图像中的像素点被重投影到了各个子孔径图像中，形成了对场景不同视角的成像，并将原始复眼图像中的光场信息进一步合成、提取，得到成像空间的多视角视图，并获得数字重聚焦序列和深度图。其中采用下列公式：