[发明专利]一种基于几何信息的人工复眼相机三维图像处理方法

说明书

本发明公开了一种基于几何信息的人工复眼相机三维图像处理方法，包括以下步骤：人工复眼相机通道图像提取；各通道图像平场修正；图像空间坐标计算；图像匹配代价计算；计算初始深度；图像重构；重构图像过分割；对初始深度进行校正；输出重构图像和深度图。本发明使人工复眼相机深度估计和重构效果更好，可用于人工复眼相机三维重建领域。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其是一种基于几何信息的人工复眼相机三维图像处理方法。

背景技术

视觉是大部分生物认识世界、感知世界的一个重要手段，昆虫复眼作为一种广泛存在的视觉系统，具有体积小、近距离清晰成像、视场大、对运动目标敏感等特点。虽然传统的单目相机已经能够获得高清的图像，但单目相机的体积以及焦距都很难进一步缩小。人工复眼相机作为一种新型的相机类型，通过模拟昆虫复眼成像原理，能在保持与单目相机相比拟的成像效果的同时具有更小的体积。因此人工复眼相机在大视场成像、三维重建、指纹系统等领域都具有广泛研究。其中三维图像处理方法是三维重建的关键部分，三维图像的处理效果直接影响到三维重建的效果。

虽然目前已有大量的三维图像处理方法，但在人工复眼相机图像的应用中仍然存在许多问题。人工复眼相机由于其多个小视场角的低分辨率成像通道的特点，通常需要对原始捕捉图像进行融合，但是不考虑目标深度信息会导致融合图像模糊。而由于缺少有效的支撑信息，采样目前的三维图像处理方法进行目标深度估计会导致图像失真，融合效果较差。因此，发明一种适用于人工复眼相机的三维图像处理方法具有十分重要的意义，有利于将人工复眼相机应用到实际环境中。

发明内容

本发明目的是针对一种人工复眼相机，提供一种基于几何信息的人工复眼相机三维图像处理方法，该方法根据所用人工复眼的结构特点，利用投射几何关系同时将所有成像通道图像投射到空间中，并利用双边带滤波法对每个像素点进行深度估计，同时完成图像融合。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种基于几何信息的人工复眼相机三维图像处理方法，包括

S1、图像提取，将人工复眼相机捕捉图像根据成像通道位置提取出每个成像通道的图像；

S2、通道图像平场修正，消除每个通道图像的边缘衰减效应：

S21、对所有成像通道，采集一幅白色参考图像W(x,y)和一幅黑色参考图像B(x,y)；

S22、计算像素响应Pr(x,y)＝W(x,y)-B(x,y),对Pr(x,y)利用最小二乘法进行拟合得到像素响应P(x,y)；

S23、对每一通道采集的图像I′(x,y)进行修正，得到修正后的通道图像

S3、计算每个通道图像在对应候选深度d的空间坐标：

S31、计算每个通道图像以各自成像中心为坐标原点的空间坐标T(D_x,D_y,d)，计算方法为：

其中Δψ_h和Δψ_v表示对应像素的水平和垂直入射角，计算方法为：

其中和表示通道主光轴的水平和垂直入射角；I_x和I_y表示像素的水平和垂直坐标；I_cx和I_cy

表示图像中心像素的水平和垂直坐标；Δθ表示相机的角度采样间隔；

S32、将所有通道图像的空间坐标转换到以中心通道主光轴为原点的统一坐标系：针对在第i个通道的任意像素I(x,y)，其统一坐标系下的坐标T′(D′_x,D′_y,d)计算方法为：