[发明专利]轴对称光学成像并行仿真方法及装置

说明书

本申请涉及光学成像和图像处理技术领域，特别涉及一种轴对称光学成像并行仿真方法及装置，其中，方法包括：获取多光谱场景的多光谱数据；根据多光谱数据得到光线的辐亮度在不同波长下的分布；基于光线的辐亮度在不同波长下的分布，利用目标波长的辐亮度、照度和/或像根据轴对称镜头对光线的作用仿真像面上的像，得到每个波长下的光谱在像面上的照度。由此，解决了相关技术中无法控制得到的像与实际拍摄产生的像的近似度，导致与实际成像不符、参考图像有失真或质量不可控，从而降低了成像的准确性的技术问题。

技术领域

本申请涉及光学成像和图像处理技术领域，特别涉及一种轴对称光学成像并行仿真方法及装置。

背景技术

相关技术中，通过将高质量相机拍摄的图像当作理想参考，并将加模糊的参考图像当作像，从而用户直接得到传感器输出的带有失真和噪声的电压数据的同时，也可以得到无损的场景图像以及光线透过镜头在传感器上呈现的无噪声的像，进而在使高质量图像上加模糊模拟像的方法成为当前的主流。

然而，相关技术中，由于将高质量图像上加模糊的参考图像当作像，无法控制得到的像与实际拍摄产生的像接近，导致与实际成像不符、参考图像有失真或质量不可控，从而降低了成像的准确性，无法满足轴对称光学成像的需求，亟待解决。

发明内容

本申请是基于发明人对以下问题和认识作出的：

如图1所示，轴对称光学成像系统通常由光学镜头、传感器和图像处理三个主要模块组成，光学镜头将场景中的光谱信息映射到像面，传感器位于像面并将像面上的光信号转换成电压信号，图像处理模块将电压转换成适于人眼观看的图像。由于光线透过镜头会引入失真，且经过传感器转换的电压信号中也包含大量噪声，图像处理模块对最终图像的质量有重要影响。

在设计去噪、增强等图像处理算法的过程中，一种较为理想的情况是已知理想图像和失真图像，尤其是深度学习等由数据驱动的方法，良好的对照数据能够极大的提高算法的性能。然而，在实际的拍照过程中光学镜头和成像传感器是不可分离的，且场景的光谱数据无法直接采集，用户只能直接得到传感器输出的带有失真和噪声的电压数据，而无法得到无损的场景图像以及光线透过镜头在传感器上呈现的无噪声的像。

基于此，本申请提供一种轴对称光学成像并行仿真方法、装置、电子设备及存储介质，以解决相关技术中无法控制得到的像与实际拍摄产生的像的近似度，导致与实际成像不符、参考图像有失真或质量不可控，从而降低了成像的准确性的技术问题。

本申请第一方面实施例提供一种轴对称光学成像并行仿真方法，包括以下步骤：获取多光谱场景的多光谱数据；根据所述多光谱数据得到光线的辐亮度在不同波长下的分布；基于所述光线的辐亮度在不同波长下的分布，利用目标波长的辐亮度、照度和/或像根据轴对称镜头对光线的作用仿真像面上的像，得到每个波长下的光谱在像面上的照度。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用目标波长的辐亮度、照度和/或像根据轴对称镜头对光线的作用仿真像面上的像，包括：导出所述轴对称镜头在目标波长下的放大倍数，一个半径方向上理想像高对应的实际像高；以所述理想像高作为自变量、所述实际像高为因变量进行9阶多项式拟合，得到第一拟合结果；根据所述第一拟合结果计算所述目标波长的单光谱中像素点的辐亮度。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述利用目标波长的辐亮度、照度和/或像根据轴对称镜头对光线的作用仿真像面上的像，包括：导出所述轴对称镜头一个半径方向上实际像高的相对亮度；以所述实际像高作为自变量、所述相对亮度为因变量进行4阶多项式拟合，得到第二拟合结果；根据所述第二拟合结果计算目标波长的单光谱中像素点的照度。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述照度的计算公式可以为：