一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種三維圖像重構(gòu)方法，特別是一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法，主要應(yīng)用于光學成像、光電成像、光電檢測、物質(zhì)分析、光學照明、投影技術(shù)、光學顯微、光學操控、光通訊、人工智能、機器人、移動終端、物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境感知、制導導航、文物保護等領(lǐng)域中的超分辨三維圖像重構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]超分辨三維圖像重構(gòu)是根據(jù)現(xiàn)有非三維超分辨圖像信息進行處理得到超分辨三維圖像的過程，超分辨三維圖像重構(gòu)方法是在三維圖像重構(gòu)的基礎(chǔ)上進一步提高圖形質(zhì)量的方法。對超分辨三維圖像重構(gòu)方法的需求廣泛存在于光學成像、光電成像、光電檢測、物質(zhì)分析、光學照明、投影技術(shù)、光學顯微、光學操控、光通訊、人工智能、機器人、移動終端、物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境感知、制導導航、文物保護等領(lǐng)域中，例如，在光學成像領(lǐng)域中，由于現(xiàn)有條件限制從現(xiàn)實中采集到的二維圖像分辨率低，在此基礎(chǔ)上進行三維圖像重構(gòu)，同樣不能得到高分辨率的三維圖像，但是通常希望得到的圖像要清晰可見，此時就需要采用超分辨三維圖像重構(gòu)方法對原來數(shù)據(jù)進行處理；在環(huán)境感知領(lǐng)域更加突顯超分辨三維圖像重構(gòu)方法的重要性，環(huán)境感知在現(xiàn)在的智能領(lǐng)域中具有重要的作用，是其他動作前的先決條件，而環(huán)境感知中的重點就是三維空間位置信息，其技術(shù)核心包括超分辨三維圖像重構(gòu)技術(shù)。因此，超分辨三維圖像重構(gòu)方法得到了廣泛的關(guān)注，并逐步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域和價值。
[0003]在先技術(shù)中存在一種超分辨三維圖像重構(gòu)裝置和方法，參見美國正在申請專利(United States Patent Applicat1n Publicat1n)，專利利名稱:Apparatus andmethod for reconstructing super-resolut1n three-dimens1nal image from depthimage (翻譯成中文為:基于深度圖像進行超分辨三維圖像重構(gòu)的裝置和方法)，專利申請公開號(Patent Applicat1n Pulicat1n Number)為US2014/0105484A1，專利公開日期為2014年4月19日，專利申請人:Sumsung Electronics C0.，LIT (中文為:三星電子有限公司)，發(fā)明人:Seung Kyu Lee, Hyun Jung Shim和Do Kyoon Kim，此在先技術(shù)雖然具有一定的優(yōu)點，但是仍然存在本質(zhì)不足:1)本方法直接基于深度圖像作為處理的輸入，包括圖像壞點重新定位處理單元和超分辨處理單元，圖像壞點重新定位處理單元用于處理深度圖像的壞點，這樣對輸入圖像存在限制，限制了前端圖像采集處理系統(tǒng)構(gòu)架，影響應(yīng)用范圍；2)利用超分辨處理單元處理圖像壞點重新定位處理單元輸出信息，限制了超分辨處理使用方法的選擇，使得此超分辨三維圖像重構(gòu)裝置和方法在性能上無法進一步優(yōu)化；3)此技術(shù)對于基于圖像壞點重新定位處理單元和超分辨處理單元串聯(lián)構(gòu)建進行工作，輸出超分辨三維圖像，系統(tǒng)構(gòu)建靈活性差，不易于集成、功能擴充。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題提出了一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法，具體方案如下:
[0005]4.一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法，其特征在于，
[0006]包括以下步驟:
[0007]I)將已知標準三維物空間圖像投射至復眼透鏡并在二維光電傳感器平面成像，圖像重構(gòu)處理模塊采集光電傳感器圖像信息，處理后得到已知標準圖像特性與復眼透鏡初始條件之間的關(guān)系并存儲；
[0008]2)目標三維物空間圖像的成像方向依次設(shè)置有復眼透鏡和二維光電傳感器，目標三維物空間圖像經(jīng)過復眼透鏡成像在二維光電傳感器平面上；
[0009]3)在二維光電傳感器信號輸出端設(shè)置有圖像重構(gòu)處理模塊，由于復眼透鏡中的每個透鏡單元相互空間位置固定，根據(jù)第I)步中得出的結(jié)論，基于圖像三維重構(gòu)技術(shù)，通過圖像重構(gòu)處理模塊得到與三維物空間圖像相對應(yīng)的重構(gòu)三維圖像信息；
[0010]4)在圖像重構(gòu)處理模塊的信息輸出端設(shè)置有超分辨重構(gòu)模塊，基于圖像超分辨處理方法，超分辨重構(gòu)模塊進一步對重構(gòu)三維圖像信息進行處理，得到超分辨重構(gòu)三維圖像信息。
[0011]上述方案基于仿生學復眼透鏡成像原理與三維圖像重構(gòu)技術(shù)相結(jié)合，三維物空間圖像經(jīng)過復眼透鏡成像在二維光電傳感器平面上，由于復眼透鏡每個透鏡單元具有獨立成像功能，每個透鏡單元將三維物空間圖像成像成像于二維光電傳感器平面的子區(qū)域中，所以在二維光電傳感器平面上呈現(xiàn)存在信息差異并與三維物空間圖像相對應(yīng)的像陣列；由于復眼透鏡中的每個透鏡單元相互空間位置固定，根據(jù)二維光電傳感器平面上的像陣列和復眼透鏡物理參數(shù)，基于圖像三維重構(gòu)技術(shù)得到與三維物空間圖像相對應(yīng)的重構(gòu)三維圖像信息；基于圖像超分辨處理方法，進一步對重構(gòu)三維圖像信息進行處理，得到超分辨重構(gòu)三維圖像信息，按需要進行顯示后向后端設(shè)備進行輸出。將已知標準三維物空間圖像投射至復眼透鏡并在二維光電傳感器平面成像，圖像重構(gòu)處理模塊采集光電傳感器圖像信息，處理后得到已知標準圖像特性與復眼透鏡初始條件之間的關(guān)系并存儲。經(jīng)過上述步驟，后續(xù)圖像重構(gòu)處理模塊和超分辨重構(gòu)模塊可利用復眼透鏡的光學特性以及對圖像的變換特性。
[0012]作為優(yōu)選，所述的圖像重構(gòu)處理模塊為基于幾何重構(gòu)原理的圖像重構(gòu)處理模塊、基于多光譜原理的圖像重構(gòu)處理模塊、基于光信息融合的圖像重構(gòu)處理模塊的一種。
[0013]作為優(yōu)選，所述的超分辨重構(gòu)模塊為差分原理超分辨重構(gòu)模塊、外延式超分辨重構(gòu)模塊、內(nèi)延推斷式超分辨重構(gòu)模塊的一種。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點:
[0015]I)在先技術(shù)直接基于深度圖像作為處理的輸入，包括圖像壞點重新定位處理單元和超分辨處理單元，圖像壞點重新定位處理單元用于處理深度圖像的壞點，這樣對輸入圖像存在限制，限制了前端圖像采集處理系統(tǒng)構(gòu)架，影響應(yīng)用范圍。本發(fā)明基于仿生學復眼透鏡成像原理與三維圖像重構(gòu)技術(shù)相結(jié)合，三維物空間圖像經(jīng)過復眼透鏡成像在二維光電傳感器平面上，在二維光電傳感器平面上呈現(xiàn)存在信息差異并與三維物空間圖像相對應(yīng)的像陣列，本發(fā)明在硬件上對三維圖像重構(gòu)和超分辨處理提供足夠多的信息，具有信息處理能力強、應(yīng)用范圍廣、構(gòu)建靈活等特點。
[0016]2)利用超分辨處理單元處理圖像壞點重新定位處理單元輸出信息，限制了超分辨處理使用方法的選擇，使得此超分辨三維圖像重構(gòu)裝置和方法在性能上無法進一步優(yōu)化，基于圖像壞點重新定位處理單元和超分辨處理單元串聯(lián)構(gòu)建進行工作，輸出超分辨三維圖像，系統(tǒng)構(gòu)建靈活性差，不易于集成、功能擴充。本發(fā)明通過復眼透鏡成像，以及圖像重構(gòu)處理模塊和超分辨重構(gòu)模塊，在硬件上提供足夠多信息的同時，在處理方法上摒棄了在先技術(shù)中的壞點重新定位處理單元，使得本發(fā)明具有構(gòu)建靈活、對算法要求低、易于集成、功能易于擴充等特點。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例的一種基于差異性復眼透鏡的成像方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0019]如圖1所示為本發(fā)明實施例的一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法流程示意圖，具體實施例如下:一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法，包括以下步驟:
[0020]I)將已知標準三維物空間圖像投射至復眼透鏡并在二維光電傳感器平面成像，圖像重構(gòu)處理模塊采集光電傳感器圖像信息，處理后得到已知標準圖像特性與復眼透鏡初始條件之間的關(guān)系并存儲；
[0021]2)目標三維物空間圖像的成像方向依次設(shè)置有復眼透鏡和二維光電傳感器，目標三維物空間圖像經(jīng)過復眼透鏡成像在二維光電傳感器平面上；
[0022]3)在二維光電傳感器信號輸出端設(shè)置有圖像重構(gòu)處理模塊，由于復眼透鏡中的每個透鏡單元相互空間位置固定，根據(jù)第I)步中得出的結(jié)論，基于圖像三維重構(gòu)技術(shù)，通過圖像重構(gòu)處理模塊得到與三維物空間圖像相對應(yīng)的重構(gòu)三維圖像信息；
[0023]4)在圖像重構(gòu)處理模塊的信息輸出端設(shè)置有超分辨重構(gòu)模塊，基于圖像超分辨處理方法，超分辨重構(gòu)模塊進一步對重構(gòu)三維圖像信息進行處理，得到超分辨重構(gòu)三維圖像信息。
[0024]本實施例成功實現(xiàn)了三維箱式物理的超分辨圖像輸出，具有信息處理能力強、應(yīng)用范圍廣、構(gòu)建靈活、對算法要求低、易于集成、功能易于擴充等特點。
[0025]以上所述的【具體實施方式】對本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進行了詳細說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的最優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補充和等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將已知標準三維物空間圖像投射至復眼透鏡并在二維光電傳感器平面成像，圖像重構(gòu)處理模塊采集光電傳感器圖像信息，處理后得到已知標準圖像特性與復眼透鏡初始條件之間的關(guān)系并存儲； 2)目標三維物空間圖像的成像方向依次設(shè)置有復眼透鏡和二維光電傳感器，目標三維物空間圖像經(jīng)過復眼透鏡成像在二維光電傳感器平面上； 3)在二維光電傳感器信號輸出端設(shè)置有圖像重構(gòu)處理模塊，由于復眼透鏡中的每個透鏡單元相互空間位置固定，根據(jù)第I)步中得出的結(jié)論，基于圖像三維重構(gòu)技術(shù)，通過圖像重構(gòu)處理模塊得到與三維物空間圖像相對應(yīng)的重構(gòu)三維圖像信息； 4)在圖像重構(gòu)處理模塊的信息輸出端設(shè)置有超分辨重構(gòu)模塊，基于圖像超分辨處理方法，超分辨重構(gòu)模塊進一步對重構(gòu)三維圖像信息進行處理，得到超分辨重構(gòu)三維圖像信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法，其特征在于，所述的圖像重構(gòu)處理模塊為基于幾何重構(gòu)原理的圖像重構(gòu)處理模塊、基于多光譜原理的圖像重構(gòu)處理模塊、基于光信息融合的圖像重構(gòu)處理模塊的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法，其特征在于，所述的超分辨重構(gòu)模塊為差分原理超分辨重構(gòu)模塊、外延式超分辨重構(gòu)模塊、內(nèi)延推斷式超分辨重構(gòu)模塊的一種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法，基于仿生學復眼透鏡成像原理與三維圖像重構(gòu)技術(shù)相結(jié)合，通過復眼透鏡成像，以及圖像重構(gòu)處理模塊和超分辨重構(gòu)模塊，給出一種基于復眼透鏡的超分辨三維圖像重構(gòu)方法。本發(fā)明具有構(gòu)建靈活、對算法要求低、易于集成、功能易于擴充等特點。
【IPC分類】G06T17-00
【公開號】CN104599322
【申請?zhí)枴緾N201510087560
【發(fā)明人】樊兆華, 黃灝, 高秀敏
【申請人】杭州清渠科技有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月16日