一種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置及方法，提出的系統(tǒng)基于光學(xué)方法模擬了顯著性探測自下而上的過程，能夠方便的整合到目前的大部分圖像采集系統(tǒng)中，同時能有效快速地獲得精度更高的圖像顯著性探測結(jié)果。本發(fā)明包括如下步驟：（1）構(gòu)造光學(xué)成像顯著性提取的雙光路4f系統(tǒng)；（2）顯著性圖像生成。本發(fā)明方法構(gòu)造雙光路4f系統(tǒng)，在兩個頻譜面實現(xiàn)不同的濾波，實現(xiàn)不同頻率的優(yōu)選，最后通過不同頻率圖像間的差值獲取顯著性圖像，其處理的結(jié)果接近人眼視覺系統(tǒng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)實現(xiàn)簡單，能夠有效的集成到現(xiàn)有的各種成像探測儀器中，通過顯著性圖像實時指導(dǎo)圖像獲取過程，從而能夠更有效的模擬生物視覺過程。
【專利說明】一種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)成像與圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]視覺信息是人類認識世界的最主要的信息來源，人類所接收的約有75%的信息是通過這一手段獲取的。與人眼和大腦獲取真實世界的信息一樣，光學(xué)圖像傳感器獲取的圖像作為模擬人類視覺功能，也記錄了大量的信息。隨著光學(xué)成像技術(shù)與圖像信號處理理論的發(fā)展，圖像工程也成為一門內(nèi)容豐富且發(fā)展迅速的學(xué)科。一個圖像(處理和分析)系統(tǒng)包括圖像的采集、顯示、存儲、通信、處理和分析，并且廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟中的各個領(lǐng)域，如科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、教育等，對推動社會發(fā)展、改善人們生活水平都起到重要的作用。
[0003]隨著計算機性能與技術(shù)的快速發(fā)展，人們越來越希望計算機可以更加自主且智能地完成許多任務(wù)。若要實現(xiàn)如此的目標(biāo)，則計算機必須能夠理解周圍的環(huán)境。視覺是人類感知外界信息最主要方式，那么計算機模擬人類，也要通過視覺感知相關(guān)的能力來理解周圍環(huán)境，這是智能化地關(guān)鍵之一。
[0004]人類的視覺感知能力通過長時間的進化，能快速高效地分析環(huán)境，迅速提取感興趣的物體與區(qū)域，這是一種視覺顯著性提取能力。與人的視覺顯著性檢測行為相對應(yīng)，在圖像處理中，可以通過圖像顯著性檢測方法實現(xiàn)圖像顯著性信息的提取。圖像顯著性探測旨在獲取高質(zhì)量的顯著性圖，來反映了圖像中不同區(qū)域的顯著程度一人眼的關(guān)注程度/感興趣程度。
[0005]顯著性區(qū)域檢測技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，在目標(biāo)自動探測、圖像檢索、物體識別圖像分割視頻的快速瀏覽和匯總、圖像和視頻壓縮、圖像自動化修剪和內(nèi)容感知的圖像編輯等領(lǐng)域都可以應(yīng)用。目前顯著性檢測技術(shù)的應(yīng)用還無法令人滿意，除了顯著圖本身的質(zhì)量不夠高以外，顯著性信息應(yīng)用方式和方法還不夠成熟，需要找到更加令人滿意的實現(xiàn)方法；此夕卜，一般的顯著性提取方法都是針對圖像建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，在電子計算機上就行計算，效率與效果一般不能同時兼顧。如何建立更符合人眼視覺系統(tǒng)的快速顯著性提取方法也是目前圖像處理界的難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置及方法，能有效簡化圖像顯著性提取的復(fù)雜度，提高系統(tǒng)處理圖像的處理速度。
[0007]—種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置，包括非相干光源、準直平行光管、輸入物面的圖像、半透半反鏡、四個傅里葉透鏡、兩個空間濾波器和兩個CCD/CM0S成像相機；
所述的非相干光源設(shè)置在準直平行光管的前焦點上，光源經(jīng)過準時平行光管后出射平行光，在平行光路中的輸入物面放置圖像作為物體，之后設(shè)置半透半反鏡，半透半反鏡與光軸成45°夾角，沿透射光路，從輸入物面起間隔光程f，依次設(shè)置第一傅里葉透鏡、第一空間濾波器、第二傅里葉透鏡和第一 (XD/CMOS成像相機，沿反射光路，從輸入物面起間隔光程f，依次設(shè)置第三傅里葉透鏡、第二空間濾波器、第四傅里葉透鏡和第二 (XD/CMOS成像相機；
所述的四個傅里葉透鏡結(jié)構(gòu)完全相同；
所述的兩個空間濾波器孔徑不同。
[0008]一種利用光學(xué)成像的顯著性提取方法，該方法具體包括以下步驟:
步驟一:打開非相干光源，通過第一 (XD/CM0S成像相機和第二 (XD/CM0S成像相機采集得到圖像gl與g2;
步驟二:顯著性圖像生成。利用兩個光通道獲取的不同圖像相減，實現(xiàn)顯著性的提取，獲得顯著性圖。即獲得了成像面I與成像面所獲取的圖像gl與g2之后，利用
S = |a - g21就能獲取圖像的最終顯著性圖像S。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:現(xiàn)有的顯著性提取方法都是基于圖像的一些計算機算法，而本發(fā)明提出的顯著性光學(xué)提取法，高效而穩(wěn)定。高效是由于運用光學(xué)運算方法從而能夠?qū)崟r的實現(xiàn)圖像的傅里葉變換和反變換，大大的提高了顯著性提取算法的運算速度，同時通過在成像光路上分光探測的方法，所以能夠獲得到最大為系統(tǒng)分辨率極限的各分辨率顯著性圖像；穩(wěn)定是由于整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)簡單，能夠有效的集成到現(xiàn)有的各種成像探測儀器中，通過顯著性圖像實時指導(dǎo)圖像獲取過程，從而能夠更有效的模擬生物視覺過程。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明方法的具體操作流程圖；
圖2為本發(fā)明方法構(gòu)建的兩路4f光路系統(tǒng)；
圖3a為輸入的圖像；
圖3b為第一 (XD/CM0S成像相機獲取的圖像；
圖3c為第二 (XD/CM0S成像相機獲取的圖像；
圖3d為獲得的顯著性圖。
【具體實施方式】
[0011]為了獲取圖像的顯著性分布，本發(fā)明利用光學(xué)成像方式，利用光路計算的實時性特征，快速實現(xiàn)顯著性的提取，獲得顯著性圖。
[0012]下面結(jié)合附圖，通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。
[0013]如圖2所示，一種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置，包括非相干光源1、準直平行光管2、輸入物面的圖像3、半透半反鏡4、四個傅里葉透鏡、兩個空間濾波器和兩個CXD/CMOS成像相機；
所述的非相干光源I設(shè)置在準直平行光管2的前焦點上，非相干光源經(jīng)過準時平行光管后出射平行光，在平行光路中的放置輸入物面的圖像3，之后設(shè)置半透半反鏡4，半透半反鏡與光軸成45°夾角，沿透射光路，從輸入物面起間隔光程f，依次設(shè)置第一傅里葉透鏡
5、第一空間濾波器6、第二傅里葉透鏡7和第一 (XD/CM0S成像相機8，沿反射光路，從輸入物面起間隔光程f，依次設(shè)置第三傅里葉透鏡9、第二空間濾波器10、第四傅里葉透鏡11和第二 CCD/CMOS成像相機12 ;所述的四個傅里葉透鏡結(jié)構(gòu)完全相同，所述的兩個空間濾波器孔徑不同。
[0014]一種利用光學(xué)成像的顯著性提取方法，該方法具體包括以下步驟:
步驟一:打開非相干光源，通過第一 (XD/CM0S成像相機和第二 (XD/CM0S成像相機采集得到圖像gl與g2;
步驟二:顯著性圖像生成。利用兩個光通道獲取的不同圖像相減，實現(xiàn)顯著性的提取，
獲得顯著性圖。即獲得了成像面I與成像面所獲取的圖像gl與g2之后，利用S=Ig1-^I
就能獲取圖像的最終顯著性圖像S。
[0015]如圖1所示，非相干光源經(jīng)過準直平行光管后生成平行光，照射輸入物面的圖像實現(xiàn)照明，作為物體；物體光路經(jīng)半透半反鏡分光，一路經(jīng)4f系統(tǒng)成像到第一 (XD/CM0S成像相機，另一路也經(jīng)另外一個4f系統(tǒng)成像到第二 (XD/CM0S成像相機；在4f系統(tǒng)的兩個各自頻譜面使用不同的精密針孔進行濾波操作，為圖像選擇不同的頻率。這其中包含的處理過程包括:
照明:膠片經(jīng)過白光平行光照明生成彩色圖像。膠片置于圖2的輸入物面位置，稱為物體圖像，如圖3a所示； 光學(xué)傅里葉變換:物體圖像經(jīng)過第一個傅里葉透鏡在其后焦面生成了圖像的傅里葉頻譜，生成位置在如圖2中的頻譜面I與頻譜面2處；
空間濾波:在生成的頻譜面上，即圖2中頻譜面與頻譜面處，放置第一空間濾波器、第二空間濾波器實現(xiàn)空間濾波，濾波高頻。通過調(diào)整小孔半徑的大小實現(xiàn)不同的截止頻率。選擇頻譜I處的針孔I尺寸為A um (微米)，頻譜2處的針孔2尺寸為B um (微米)；
成像像面的圖像生成:在頻譜面后放置傅里葉透鏡，濾波后的頻譜再次經(jīng)過傅里葉變換生成空間圖像，被CCD/CM0S傳感器采集，第一 CCD/CM0S成像相機與第二 CCD/CM0S成像相機獲取的圖像gl與g2，分別如圖3b與圖3c所不。
[0016]顯著性圖像生成。在(XD/C0MS等成像設(shè)備成像后，利用兩個光通道獲取的不同圖像相減，實現(xiàn)顯著性的提取，獲得顯著性圖，即獲得了圖3b與圖3c之后，利用S = |gl - g2|就能獲取圖像的最終顯著性圖像S，如圖3d所示。
[0017]在本發(fā)明的圖例中，所用到的需要指明的設(shè)備或相關(guān)參數(shù)如下:
【權(quán)利要求】
1.一種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置，包括非相干光源、準直平行光管、輸入物面的圖像、半透半反鏡、四個傅里葉透鏡、兩個空間濾波器和兩個CCD/CMOS成像相機； 其特征在于:所述的非相干光源設(shè)置在準直平行光管的前焦點上，非相干光源經(jīng)過準時平行光管后出射平行光，在平行光路中的放置輸入物面的圖像，之后設(shè)置半透半反鏡，半透半反鏡與光軸成45°夾角，沿透射光路，從輸入物面起間隔光程f，依次設(shè)置第一傅里葉透鏡、第一空間濾波器、第二傅里葉透鏡和第一 (XD/CMOS成像相機，沿反射光路，從輸入物面起間隔光程f，依次設(shè)置第三傅里葉透鏡、第二空間濾波器、第四傅里葉透鏡和第二 CCD/CMOS成像相機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置，其特征在于:所述的四個傅里葉透鏡結(jié)構(gòu)完全相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光學(xué)成像的顯著性提取裝置，其特征在于:所述的兩個空間濾波器孔徑不同。
4.一種利用光學(xué)成像的顯著性提取方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟: 步驟一:打開非相干光源，通過第一 (XD/CM0S成像相機和第二 (XD/CM0S成像相機采集得到圖像gl與g2; 步驟二:顯著性圖像生成；利用兩個光通道獲取的不同圖像相減，實現(xiàn)顯著性的提取，獲得顯著性圖；即獲得了成像面I與成像面所獲取的圖像gl與g2之后，利用公=|&-&|就能獲取圖像的最終顯著性圖像S。
【文檔編號】G02B27/00GK103973976SQ201410148633
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】趙巨峰, 高秀敏 申請人:杭州電子科技大學(xué)