[发明专利]基于边缘变化感应的偏振去马赛克方法

说明书

本发明公开了一种基于边缘变化感应的偏振去马赛克方法，包括：S1、对于原始偏振马赛克图像I，下采样求取4个偏振角度的偏振马赛克图像C_θ以及每个偏振方向对应的掩膜θ表示偏振角度，4个偏振角度分为0°、45°、90°、135°，即θ∈{0°，45°，90°，135°}；同时采用双线性插值法对4个偏振角度的偏振马赛克图像C_θ进行初步的插值，获得4个偏振方向的初步估计值、并计算获得4个偏振角度的差分平面；S2、对角‑反对角方向上的边缘变化感应去马赛克：S3、水平‑垂直方向的边缘变化感应去马赛克，获得最终4个偏振角度的去马赛克图像。解决了现有基于偏振滤光阵列的传感器存在数据缺失的问题。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于边缘变化感应的偏振去马赛克方法。

背景技术

偏振是光的本质属性之一，研究表明，如偏振角、偏振度等的偏振参数对去除镜面反射、图像的去雾、去水增强、三维重构等图像处理及计算机视觉应用具有极高的应用价值。近年来，基于偏振滤光阵列的传感器的发展极大的克服了传统偏振成像方式存在的系统复杂、操作繁琐的问题，基于偏振滤光阵列的传感器具有紧凑、不移动部件和快照捕获模式的特点，能够实现动态场景拍摄以及视频采集。这类传感器的像素中集成了具有4个偏振测量值的微偏振阵列，类似于采用Bayer滤光阵列的彩色图像传感器，其捕获的原始数据是马赛克式的，对其准确地进行偏振去马赛克是关键。

发明内容

本发明的目的是提供基于边缘变化感应的偏振去马赛克方法，以解决现有基于偏振滤光阵列的传感器存在数据缺失的问题。

本发明采用以下技术方案：基于边缘变化感应的偏振去马赛克方法，包括：

S1、对于原始偏振马赛克图像I，下采样求取4个偏振角度的偏振马赛克图像C_θ以及每个偏振方向对应的掩膜θ表示偏振角度，4个偏振角度分为0°、45°、90°、135°，即θ∈{0°,45°,90°,135°}；同时采用双线性插值法对4个偏振角度的偏振马赛克图像C_θ进行初步的插值，获得4个偏振方向的初步估计值、并计算获得4个偏振角度的差分平面；

S2、对角-反对角方向上的边缘变化感应去马赛克：

在原始马赛克图像I上对对角方向d和反对角方向a的变化进行度量，根据这两个变化计算其对应的权重，利用各自的权重以及对角方向d和反对角方向a上的均值，实现对偏振马赛克图像C_θ中θ偏振角度真值存在的像素(i,j)在θ′偏振角度上的强度值的估计，即得到4个2倍空间分辨率的偏振马赛克图像，将其表示为θ∈{0°,45°,90°,135°}，θ′与θ相互正交；

S3、水平-垂直方向的边缘变化感应去马赛克：

在图像内，估计水平方向和垂直方向对应的权重以及这两个方向的均值，以实现对内缺失的强度值的估计，获得最终4个偏振角度的去马赛克图像。

进一步的，所述S1具体为：

1.1、假定原始偏振马赛克图像I有m行和n列，表示偏振马赛克图像I中所有像素位置的集合，i表示第i行，j表示第j行；4个偏振角度相应的掩膜分别为

1.2、用表示θ偏振角度马赛克图中位于(i,j)位置处像素的初步估计结果，采用双线性插值对4个偏振角度进行恢复，获得初步估计结果

公式(1)中表示卷积运算，矩阵表示卷积核；

结合初步估计结果4个掩膜以及4个偏振角度的偏振马赛克图C_θ，计算四个差分平面Λ_θ，差分平面Λ_θ中每个像素的强度值为：