本技术提供一种使用最小尺寸窗口的聚焦形貌恢复方法,首先对窗口矩阵进行变换得到位置向量,之后计算位置向量中所有位置的分布半径,和每个位置与其他位置之间距离的最小值,并计算最小值之间的方差,最后将分布半径和方差加权求和作为焦点值,确定最终的深度图;窗口尺寸越小计算的焦点值越准确,也就是说,本发明可以在使用最小图像窗口尺寸的前提条件下计算得到更准确的深度图,这较大程度的减小了计算精度对大尺寸窗口的依赖。
背景技术
聚焦形貌恢复(Shape Form Focus,SFF)是一种单目被动的重构技术,以图像中每个像素的清晰度水平作为重构线索,进行确定每个像素在真实空间中的深度。首先通过改变成像系统与重构物体之间的距离来采集部分聚焦的图像序列,之后使用聚焦度测量方法(Focus Measurement,FM)确定图像序列中每个像素位置的清晰度水平,计算得到的清晰度水平的值称为焦点值,计算的图像序列所有的焦点值被称为焦点体积(Focus Volume,FV),沿FV的Z轴方向寻找每个位置最大焦点值所处的高度作为深度,最终确定物体的深度图。
目前,在提高深度图精度的方面,主要分为三个方面,提高FM算子计算结果的精度、对FV进行细化和对深度图进行优化。而深度图的生成是在FV中沿光轴方向选取最大焦点值的位置而确定的,因此,FV的精度直接决定着重构结果的精度。当FV中的错误较多时,会产生误差传递,导致大量的错误的深度估计,这就导致对深度图的优化效果有限。
现在常用的焦点算子主要在空域和变换域中进行计算。在空域中常用的有基于一阶导数和二阶导数算子,将图像的边缘信息作为清晰度评价标准,针对小窗口区域,统计类的算子使用居多,计算窗口区域内的方差,在清晰位置时,灰度值差异大,会产生较大的方差值。在变换域中,对图像进行离散余弦变换和傅里叶变化,获取其中的高频成分。目前也提出了许多新的焦点算子,通过选取不同形状的窗口,获取更多有用的信息。针对特定的物体,将图像从笛卡尔坐标系变换到极坐标系中,利用不同坐标系的性质获取准确的焦点值。为了避免单一焦点算子的局限性,使用主成分分析法对大量的焦点算子进行处理,确定最优的焦点值。
在提高焦点度量精度方面:Narayanan等人使用39种焦点测量算子,对测量结果使用最大共识和MRF共识选出最佳焦点位置。Mahmood等人使用遗传编码开发了最优复合深度函数,通过优化一个或多个焦点测量方法,提取主要信息实现准确的深度估计。Lee等人提出一种新的焦点度量算子,将坐标系转换在对数极坐标系中,利用极坐标系的空间特征,对噪声具有很好的鲁棒性。Pradeep等人提出了一种改进的SFF方法,通过计算图像序列散焦的模糊程度估计重构物体的最终形貌。
综上所述,FM算子的改进主要在使用更多的FM算子来确定最终的焦点值,或者对图像进行空间变换,也有学者研究了图像窗口尺寸对重构精度的影响,认为最合适的窗口尺寸大小为5×5,还较少有人研究在最小窗口尺寸下得到较高的重构精度。
实现思路