[发明专利]基于球面像差标定的单透镜成像PSF估计方法

摘要

本发明公开了一种基于球面像差标定的单透镜成像PSF估计方法，首先根据所采用单透镜的相关参数，通过光线光路计算求出单透镜的球面像差值；根据垂轴球差与轴向球差的关系求出高斯像面上的圆形弥散斑，并将此弥散斑作为PSF估计迭代优化过程的初始值，以减少PSF估计过程所需的时间，增加PSF估计精度。本方法在现有的单透镜计算成像算法的基础上，提高了PSF标定的速度，方便用户使用，实际操作性强，而且增加了所估计PSF的精度，在保证图像质量同时大大降低镜头成本，减小镜头体积与重量，在图像处理和相机设计领域具有非常重要的意义。

主权项

一种基于球面像差标定的单透镜成像PSF估计方法，其特征在于包括以下步骤：S1：利用单透镜相机获取模糊图像，模糊图像是在正常光圈大小下，由单透镜相机得到的模糊图像；S2：将单透镜计算成像中的模糊核标定问题转换为盲卷积图像复原问题，所采用的盲卷积图像复原算法为基于最大后验概率MAP的盲卷积图像复原算法，在最大后验概率模型下，盲卷积图像复原问题的统计学模型可以表述为：arg max P(K,I|B)＝arg max P(B|I,K)P(I)P(K)               (1)其中，K表示单透镜的模糊核；I表示清晰图像；B表示由单透镜成像系统直接得到的模糊图像；P(K,I|B)表示在模糊图像B已知条件下，与模糊图像B对应的模糊核和清晰图像分别为K和I的概率；P(B|I,K)表示如果已知模糊核K和清晰图像I，对应的模糊图像为B的概率；P(I)表示对原始清晰图像已知的先验概率；P(K)表示模糊核的先验概率；考虑到对数与乘积的转换关系以及对数函数的单调性，对式(1)左右两端分别去负对数：‑log P(K,I|B)＝‑log P(B|K,I)‑log P(I)‑log P(K)             (2)则上述问题转化为能量最小化问题，左边的目标函数可以定义为：E(K,I)=minK,I||K*I-B||2+λ1||▿(I)||p1+λ2||K||p2---(3)]]>其中，表示数据拟合项；表示图像先验；λ2||K||p2表示模糊核先验；通过基于最大后验概率MAP的盲卷积图像复原算法求出单透镜的模糊核，具体包括下面两个步骤：S21：根据所采用单透镜的相关参数，其中单透镜的相关参数包括镜片的曲率半径r，相邻折射面的间隔d和镜片折射率n，通过光线光路计算求出单透镜的球面像差值；S22：根据垂轴球差与轴向球差的关系求出高斯像面上的圆形弥散斑，以此弥散斑作为模糊核校正过程的迭代初始值，则能够快速地求出单透镜的模糊核。