一种多视角拍摄进行孔径合成成像方法

摘要

本发明公开了一种多视角拍摄进行孔径合成成像方法，属于图像处理技术领域，包括以下几个步骤：步骤一：采用平面射影变换，对原始图像序列进行坐标变换，重采样合成对焦到非感兴趣平面的图像序列；步骤二：根据方差阈值法，对对焦到非感兴趣平面的像点进行识别，并在原始图像序列里去除非感兴趣目标平面∏的像点；步骤三：根据平面射影变换，对去除非感兴趣目标的原始图像序列进行坐标变换；步骤四：综合所有经变换后的图像坐标，重采样合成感兴趣目标平面，得的目标图像；本发明通过多次平面射影变换的方法，准确地对感兴趣目标平面进行透视成像，校正了平面相机阵列的安装误差，提高了感兴趣目标的对比度和清晰度。

主权项

一种多视角拍摄进行孔径合成成像方法，其特征在于，包括以下几个步骤：步骤一：采用平面射影变换，对原始图像序列进行坐标变换，重采样合成对焦到非感兴趣平面的图像序列；对不同视角的原始图像序列进行平面射影变换，将所有图像对焦到非感兴趣目标平面Π上，具体为：$\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{\Pi i}}\\ y_{\mathrm{\Pi i}}\\ 1\end{array}\right]=H_{\mathrm{\Pi i}}·\left[\begin{array}{c}{x}_i\\ y_i\\ 1\end{array}\right]$其中：[x_i y_i 1]^T是相机阵列中第i个相机所获得的包含感兴趣目标场景的原始图像齐次坐标，其坐标单位为像素，H_Πi是原始图像对焦到非感兴趣平面Π的平面射影矩阵，[x_Πi y_Πi 1]^T是原始图像坐标，[x_i y_i 1]^T为经平面射影变换H_Πi对应的齐次坐标；取第i张原始图像，将平面射影变换后的坐标[x_Πi y_Πi 1]^T进行双线性重采样，得到原始图像对焦到非感兴趣目标平面Π的图像I_Πi；同理，对其它原始图像序列进行上述操作，得到对焦到非感兴趣目标平面的图像序列；所述的步骤一中，H_Πi由第i个相机的视角和对焦到非感兴趣目标平面的视角的相对位置共同决定，计算H_Πi采用计算机视觉中的直接线性变换；步骤二：根据方差阈值法，对对焦到非感兴趣平面的像点进行识别，并在原始图像序列里去除非感兴趣目标平面Π的像点；采用方差阈值法判断非感兴趣目标平面Π的坐标在对焦到非感兴趣目标平面Π的图像序列I_pi的坐标[x_oc y_oc 1]^T；则非感兴趣目标平面Π的坐标在第i张原始图像的坐标[x_oci y_oci 1]^T为：$\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{oci}}\\ y_{\mathrm{oci}}\\ 1\end{array}\right]=H_{\mathrm{\Pi i}}^{-1}·\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{oc}}\\ y_{\mathrm{oc}}\\ 1\end{array}\right]$其中：在原图I_i中将坐标[x_oci y_oci 1]^T的邻域整像素全部剔除，即灰度设置为0，生成在原图基础上去除非感兴趣目标平面Π的图像I′_i；当非感兴趣目标为覆盖了一定的深度范围时，判断所有深度非感兴趣平面是否全部去除，如果是，则进入步骤三，否则，返回步骤一，在合成目标图像之前，反复使用步骤一、二，逐次消除各深度平面内的非感兴趣目标；步骤三：根据平面射影变换，对去除非感兴趣目标的原始图像序列进行坐标变换；对去除非感兴趣目标的图像I′_i进行平面射影变换，对焦到目标平面上；$\left[\begin{array}{c}{x}_{\mathrm{obji}}\\ y_{\mathrm{obji}}\\ 1\end{array}\right]=H_{\mathrm{obji}}·\left[\begin{array}{c}{x}_i^{\prime }\\ y_i^{\prime }\\ 1\end{array}\right]$其中：H_obji是图像I′_i对焦到目标的平面射影矩阵，[x_obji y_obji 1]^T是图像I′_i坐标[x_i y_i 1]^T经目标平面射影变换对应的齐次坐标；步骤四：综合所有经变换后的图像坐标，重采样合成感兴趣目标平面，得的目标图像；通过上述步骤得到N组去除非感兴趣目标且对焦到目标平面的坐标[x_obj1 y_obj1 1]^T，…[x_obji y_obji 1]^T，…x_objN y_objN 1]^T，对这N组坐标数据进行双线性重采样，合成对焦到目标平面的图像，最后，得到目标图像；当目标物体有一定的深度范围时，判断感兴趣目标物体各个深度平面的目标图像是否全部获取，如果是，得到目标物体在各深度处的合成孔径切片图像，对各切片图像进行图像融合，得到被遮拦目标物体的完整合成大孔径图像；否则，返回步骤三。