CN105430266A - 基于多尺度变换的图像处理方法及终端 - Google Patents
基于多尺度变换的图像处理方法及终端 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于多尺度变换的图像处理方法及终端,其中,所述方法包括:对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像;将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像;将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像。采用本发明实施例,能够方便快捷地得到全景深的图像。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术,尤其涉及一种基于多尺度变换的图像处理方法及终端。
背景技术
随着终端的智能化发展,智能终端被越来越多的用户使用。用户使用智能终端时,可以在终端设备上安装多个应用,比如通过一个拍照应用实现图像采集、图像处理,得到最终成像的图像。以终端为手机为例,希望得到最终成像的图像为全景深的图像,该全景深的图像指的是图像中的景深范围从很近的范围扩展到无穷远,图像各个部分均对焦清晰。然而,由于手机的焦距调节范围有限,因此,导致所采集图像的景深范围不够大,从而无法方便地获取全景深的图像,得到的图像清晰度不够。
发明内容
本发明实施例希望提供一种基于多尺度变换的图像处理方法及终端,至少解决了现有技术存在的问题,能够方便快捷地得到全景深的图像。
一种基于多尺度变换的图像处理方法,所述方法包括:
对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像;
将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像;
将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像。
本发明实施例中,所述对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像,包括:
在预设的焦距调节范围中选取多个不同的对焦距离;
在距离目标对象的同样距离,根据所述多个不同的对焦距离中的每一个对焦距离,分别采集对应所述同一目标对象的一张图像。
本发明实施例中,所述将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像,包括:
获取所述多张图像,分别提取每一张图像中的相应特征点;
基于图像配准的方法将多张图像中的相应特征点进行像素对齐处理,得到所述对齐处理后的多张图像。
本发明实施例中,所述将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像,包括:
获取所述对齐处理后的多张图像,分别提取所述对齐处理后多张图像中每一张图像的相应特征点;
按照多尺度变换方法将对齐处理后的多张图像中的相应特征点从时域变换到频域,以在频域进行所述相应特征点的像素融合处理,得到融合处理后的图像,按照多尺度逆变换方法将所述融合处理后的图像从频域变换回时域,以得到最终的全景深图像。
本发明实施例中,所述按照多尺度变换方法将对齐处理后的多张图像中的相应特征点从时域变换到频域,以在频域进行所述相应特征点的像素融合处理,得到融合处理后的图像,包括:
利用多尺度变换工具,将所述对齐处理后的多张图像中的相应特征点按照高频指标和低频指标分解为不同的频率部分,得到高频部分和低频部分,将高频部分和低频部分分别采用不同的融合方法进行所述相应特征点的像素融合处理,得到所述融合处理后的图像。
一种终端,所述终端包括:
采集单元,用于对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像;
第一处理单元,用于将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像;
第二处理单元,用于将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像。
本发明实施例中,所述采集单元,进一步包括:
选取子单元,用于在预设的焦距调节范围中选取多个不同的对焦距离;
采集子单元,用于在距离目标对象的同样距离,根据所述多个不同的对焦距离中的每一个对焦距离,分别采集对应所述同一目标对象的一张图像。
本发明实施例中,所述第一处理单元,进一步包括:
第一获取子单元,用于获取所述多张图像,分别提取每一张图像中的相应特征点;
像素对齐子单元,用于基于图像配准的方法将多张图像中的相应特征点进行像素对齐处理,得到所述对齐处理后的多张图像。
本发明实施例中,所述第二处理单元,进一步包括:
第二获取子单元,用于获取所述对齐处理后的多张图像,分别提取所述对齐处理后多张图像中每一张图像的相应特征点;
变换子单元,用于按照多尺度变换方法将对齐处理后的多张图像中的相应特征点从时域变换到频域,以在频域进行所述相应特征点的像素融合处理,得到融合处理后的图像,按照多尺度逆变换方法将所述融合处理后的图像从频域变换回时域,以得到最终的全景深图像。
本发明实施例中,所述变换子单元,进一步用于:
利用多尺度变换工具,将所述对齐处理后的多张图像中的相应特征点按照高频指标和低频指标分解为不同的频率部分,得到高频部分和低频部分,将高频部分和低频部分分别采用不同的融合方法进行所述相应特征点的像素融合处理,得到所述融合处理后的图像。
本发明实施例的基于多尺度变换的图像处理方法包括:对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像;将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像;将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像。采用本发明实施例,能够方便快捷地得到全景深的图像。
附图说明
图1为实现本发明各个实施例的一个可选的移动终端的硬件结构示意图;
图2为如图1所示的移动终端的无线通信***示意图;
图3为本发明实施例一的一个实现流程示意图;
图4为本发明实施例二的一个实现流程示意图;
图5为本发明实施例三的一个组成结构示意图;
图6为应用本发明实施例的一终端硬件组成结构示意图;
图7为应用本发明实施例的一应用场景的方法流程示意图;
图8为摄像机景深模型图;
图9为应用本发明实施例的一应用场景的图像配准效果示意图;
图10应用本发明实施例的一应用场景的多尺度分析图像融合流程图;
图11a-11c为应用本发明实施例的一应用场景的全景深图像合成示意图;
图12为对应图7的终端组成结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的终端。在后续的描述中,使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明实施例的说明,其本身并没有特定的意义。因此,"模块"与"部件"可以混合地使用。
终端可以以各种形式来实施。例如,本发明实施例中描述的终端可以包括诸如移动电话、智能电话、笔记本电脑、数字广播接收器、个人数字助理(PDA,PersonalDigitalAssistant)、平板电脑(PAD)、便携式多媒体播放器(PMP,PortableMediaPlayer)、导航装置等等的终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。下面,假设终端是移动终端。然而,本领域技术人员将理解的是,除了特别用于移动目的的元件之外,根据本发明的实施方式的构造也能够应用于固定类型的终端。
图1为实现本发明各个实施例的移动终端的硬件结构示意。
移动终端100可以包括无线通信单元110、图像采集单元121、用户输入单元130、输出单元150、存储器160、接口单元170、控制器180、图像配准单元181、图像融合单元182和电源单元190等等。图1示出了具有各种组件的移动终端,但是应理解的是,并不要求实施所有示出的组件。可以替代地实施更多或更少的组件。将在下面详细描述移动终端的元件。
无线通信单元110通常包括一个或多个组件,其允许移动终端100与无线通信***或网络之间的无线电通信。例如,无线通信单元可以包括广播接收模块111、移动通信模块112、无线互联网模块113中的至少一个。
广播接收模块111经由广播信道从外部广播管理服务器接收广播信号和/或广播相关信息。广播信道可以包括卫星信道和/或地面信道。广播管理服务器可以是生成并发送广播信号和/或广播相关信息的服务器或者接收之前生成的广播信号和/或广播相关信息并且将其发送给终端的服务器。广播信号可以包括TV广播信号、无线电广播信号、数据广播信号等等。而且,广播信号可以进一步包括与TV或无线电广播信号组合的广播信号。广播相关信息也可以经由移动通信网络提供,并且在该情况下,广播相关信息可以由移动通信模块112来接收。广播信号可以以各种形式存在,例如,其可以以数字多媒体广播(DMB,DigitalMultimediaBroadcasting)的电子节目指南(EPG,ElectronicProgramGuide)、数字视频广播手持(DVB-H,DigitalVideoBroadcasting-Handheld)的电子服务指南(ESG,ElectronicServiceGuide)等等的形式而存在。广播接收模块111可以通过使用各种类型的广播***接收信号广播。特别地,广播接收模块111可以通过使用诸如多媒体广播-地面(DMB-T,DigitalMultimediaBroadcasting-Terrestrial)、数字多媒体广播-卫星(DMB-S,DigitalMultimediaBroadcasting-Satellite)、数字视频广播手持(DVB-H),前向链路媒体(MediaFLO,MediaForwardLinkOnly)的数据广播***、地面数字广播综合服务(ISDB-T,IntegratedServicesDigitalBroadcasting-Terrestrial)等等的数字广播***接收数字广播。广播接收模块111可以被构造为适合提供广播信号的各种广播***以及上述数字广播***。经由广播接收模块111接收的广播信号和/或广播相关信息可以存储在存储器160(或者其它类型的存储介质)中。
移动通信模块112将无线电信号发送到基站(例如,接入点、节点B等等)、外部终端以及服务器中的至少一个和/或从其接收无线电信号。这样的无线电信号可以包括语音通话信号、视频通话信号、或者根据文本和/或多媒体消息发送和/或接收的各种类型的数据。
无线互联网模块113支持移动终端的无线互联网接入。该模块可以内部或外部地耦接到终端。该模块所涉及的无线互联网接入技术可以包括无线局域网络(WLAN,WirelessLocalAreaNetworks)(Wi-Fi)、无线宽带(Wibro)、全球微波互联接入(Wimax)、高速下行链路分组接入(HSDPA,HighSpeedDownlinkPacketAccess)等等。
图像采集单元121用于采集对于同一场景的多个不同图像,可以是相机,相机对在视频捕获模式或图像捕获模式中由图像捕获装置获得的静态图片或视频的图像数据进行处理。处理后的图像帧,经图像配准单元181的像素对齐处理及图像融合单元182的像素融合处理最终得到融合图像,该融合图像可以显示在显示单元151上。经相机处理后的图像帧可以存储在存储器160(或其它存储介质)中或者经由无线通信单元110进行发送,可以根据移动终端的构造提供两个或更多相机。
用户输入单元130可以根据用户输入的命令生成键输入数据以控制移动终端的各种操作。用户输入单元130允许用户输入各种类型的信息,并且可以包括键盘、锅仔片、触摸板(例如,检测由于被接触而导致的电阻、压力、电容等等的变化的触敏组件)、滚轮、摇杆等等。特别地,当触摸板以层的形式叠加在显示单元151上时,可以形成触摸屏。
接口单元170用作至少一个外部装置与移动终端100连接可以通过的接口。例如,外部装置可以包括有线或无线头戴式耳机端口、外部电源(或电池充电器)端口、有线或无线数据端口、存储卡端口、用于连接具有识别模块的装置的端口、音频输入/输出(I/O)端口、视频I/O端口、耳机端口等等。识别模块可以是存储用于验证用户使用移动终端100的各种信息并且可以包括用户识别模块(UIM,UserIdentifyModule)、客户识别模块(SIM,SubscriberIdentityModule)、通用客户识别模块(USIM,UniversalSubscriberIdentityModule)等等。另外,具有识别模块的装置(下面称为"识别装置")可以采取智能卡的形式,因此,识别装置可以经由端口或其它连接装置与移动终端100连接。接口单元170可以用于接收来自外部装置的输入(例如,数据信息、电力等等)并且将接收到的输入传输到移动终端100内的一个或多个元件或者可以用于在移动终端和外部装置之间传输数据。
另外,当移动终端100与外部底座连接时,接口单元170可以用作允许通过其将电力从底座提供到移动终端100的路径或者可以用作允许从底座输入的各种命令信号通过其传输到移动终端的路径。从底座输入的各种命令信号或电力可以用作用于识别移动终端是否准确地安装在底座上的信号。输出单元150被构造为以视觉、音频和/或触觉方式提供输出信号(例如,音频信号、视频信号、警报信号、振动信号等等)。输出单元150可以包括显示单元151、音频输出模块152等等。
显示单元151可以显示在移动终端100中处理的信息。例如,当移动终端100处于电话通话模式时,显示单元151可以显示与通话或其它通信(例如,文本消息收发、多媒体文件下载等等)相关的用户界面(UI,UserInterface)或图形用户界面(GUI,GraphicalUserInterface)。当移动终端100处于视频通话模式或者图像捕获模式时,显示单元151可以显示捕获的图像和/或接收的图像、示出视频或图像以及相关功能的UI或GUI等等。
同时,当显示单元151和触摸板以层的形式彼此叠加以形成触摸屏时,显示单元151可以用作输入装置和输出装置。显示单元151可以包括液晶显示器(LCD,LiquidCrystalDisplay)、薄膜晶体管LCD(TFT-LCD,ThinFilmTransistor-LCD)、有机发光二极管(OLED,OrganicLight-EmittingDiode)显示器、柔性显示器、三维(3D)显示器等等中的至少一种。这些显示器中的一些可以被构造为透明状以允许用户从外部观看,这可以称为透明显示器,典型的透明显示器可以例如为透明有机发光二极管(TOLED)显示器等等。根据特定想要的实施方式,移动终端100可以包括两个或更多显示单元(或其它显示装置),例如,移动终端可以包括外部显示单元(未示出)和内部显示单元(未示出)。触摸屏可用于检测触摸输入压力以及触摸输入位置和触摸输入面积。
音频输出模块152可以在移动终端处于呼叫信号接收模式、通话模式、记录模式、语音识别模式、广播接收模式等等模式下时,将无线通信单元110接收的或者在存储器160中存储的音频数据转换音频信号并且输出为声音。而且,音频输出模块152可以提供与移动终端100执行的特定功能相关的音频输出(例如,呼叫信号接收声音、消息接收声音等等)。音频输出模块152可以包括扬声器、蜂鸣器等等。
存储器160可以存储由控制器180执行的处理和控制操作的软件程序等等,或者可以暂时地存储己经输出或将要输出的数据(例如,电话簿、消息、静态图像、视频等等)。而且,存储器160可以存储关于当触摸施加到触摸屏时输出的各种方式的振动和音频信号的数据。
存储器160可以包括至少一种类型的存储介质,所述存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如,SD或DX存储器等等)、随机访问存储器(RAM,RandomAccessMemory)、静态随机访问存储器(SRAM,StaticRandomAccessMemory)、只读存储器(ROM,ReadOnlyMemory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM,ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory)、可编程只读存储器(PROM,ProgrammableReadOnlyMemory)、磁性存储器、磁盘、光盘等等。而且,移动终端100可以与通过网络连接执行存储器160的存储功能的网络存储装置协作。
控制器180通常控制移动终端的总体操作。例如,控制器180执行与语音通话、数据通信、视频通话等等相关的控制和处理。另外,控制器180可以包括用于再现(或回放)多媒体数据的多媒体模块1810,多媒体模块1810可以构造在控制器180内,或者可以构造为与控制器180分离。控制器180可以执行模式识别处理,以将在触摸屏上执行的手写输入或者图片绘制输入识别为字符或图像。
电源单元190在控制器180的控制下接收外部电力或内部电力并且提供操作各元件和组件所需的适当的电力。
这里描述的各种实施方式可以以使用例如计算机软件、硬件或其任何组合的计算机可读介质来实施。对于硬件实施,这里描述的实施方式可以通过使用特定用途集成电路(ASIC,ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、数字信号处理器(DSP,DigitalSignalProcessing)、数字信号处理装置(DSPD,DigitalSignalProcessingDevice)、可编程逻辑装置(PLD,ProgrammableLogicDevice)、现场可编程门阵列(FPGA,FieldProgrammableGateArray)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、被设计为执行这里描述的功能的电子单元中的至少一种来实施,在一些情况下,这样的实施方式可以在控制器180中实施。对于软件实施,诸如过程或功能的实施方式可以与允许执行至少一种功能或操作的单独的软件模块来实施。软件代码可以由以任何适当的编程语言编写的软件应用程序(或程序)来实施,软件代码可以存储在存储器160中并且由控制器180执行。
至此,己经按照其功能描述了移动终端。下面,为了简要起见,将描述诸如折叠型、直板型、摆动型、滑动型移动终端等等的各种类型的移动终端中的滑动型移动终端作为示例。因此,本发明能够应用于任何类型的移动终端,并且不限于滑动型移动终端。
如图1中所示的移动终端100可以被构造为利用经由帧或分组发送数据的诸如有线和无线通信***以及基于卫星的通信***来操作。
现在将参考图2描述其中根据本发明实施例的移动终端能够操作的通信***。
这样的通信***可以使用不同的空中接口和/或物理层。例如,由通信***使用的空中接口包括例如频分多址(FDMA,FrequencyDivisionMultipleAccess)、时分多址(TDMA,TimeDivisionMultipleAccess)、码分多址(CDMA,CodeDivisionMultipleAccess)和通用移动通信***(UMTS,UniversalMobileTelecommunicationsSystem)(特别地,长期演进(LTE,LongTermEvolution))、全球移动通信***(GSM)等等。作为非限制性示例,下面的描述涉及CDMA通信***,但是这样的教导同样适用于其它类型的***。
参考图2,CDMA无线通信***可以包括多个移动终端100、多个基站(BS,BaseStation)270、基站控制器(BSC,BaseStationController)275和移动交换中心(MSC,MobileSwitchingCenter)280。MSC280被构造为与公共电话交换网络(PSTN,PublicSwitchedTelephoneNetwork)290形成接口。MSC280还被构造为与可以经由回程线路耦接到基站270的BSC275形成接口。回程线路可以根据若干己知的接口中的任一种来构造,所述接口包括例如E1/T1、ATM,IP、PPP、帧中继、HDSL、ADSL或xDSL。将理解的是,如图2中所示的***可以包括多个BSC2750。
每个BS270可以服务一个或多个分区(或区域),由多向天线或指向特定方向的天线覆盖的每个分区放射状地远离BS270。或者,每个分区可以由用于分集接收的两个或更多天线覆盖。每个BS270可以被构造为支持多个频率分配,并且每个频率分配具有特定频谱(例如,1.25MHz,5MHz等等)。
分区与频率分配的交叉可以被称为CDMA信道。BS270也可以被称为基站收发器子***(BTS,BaseTransceiverStation)或者其它等效术语。在这样的情况下,术语"基站"可以用于笼统地表示单个BSC275和至少一个BS270。基站也可以被称为"蜂窝站"。或者,特定BS270的各分区可以被称为多个蜂窝站。
如图2中所示,广播发射器(BT,BroadcastTransmitter)295将广播信号发送给在***内操作的移动终端100。如图1中所示的广播接收模块111被设置在移动终端100处以接收由BT295发送的广播信号。在图2中,示出了几个全球定位***(GPS)卫星300。卫星300帮助定位多个移动终端100中的至少一个。
在图2中,描绘了多个卫星300,但是理解的是,可以利用任何数目的卫星获得有用的定位信息。如图1中所示的GPS模块115通常被构造为与卫星300配合以获得想要的定位信息。替代GPS跟踪技术或者在GPS跟踪技术之外,可以使用可以跟踪移动终端的位置的其它技术。另外,至少一个GPS卫星300可以选择性地或者额外地处理卫星DMB传输。
作为无线通信***的一个典型操作,BS270接收来自各种移动终端100的反向链路信号。移动终端100通常参与通话、消息收发和其它类型的通信。特定基站270接收的每个反向链路信号被在特定BS270内进行处理。获得的数据被转发给相关的BSC275。BSC提供通话资源分配和包括BS270之间的软切换过程的协调的移动管理功能。BSC275还将接收到的数据路由到MSC280,其提供用于与PSTN290形成接口的额外的路由服务。类似地,PSTN290与MSC280形成接口,MSC与BSC275形成接口,并且BSC275相应地控制BS270以将正向链路信号发送到移动终端100。
基于上述移动终端硬件结构以及通信***,提出本发明方法各个实施例。
实施例一:
本发明实施例的基于多尺度变换的图像处理方法,如图3所示,包括以下步骤:
步骤301、对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像。
步骤302、将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像。
步骤303、将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像。
采用本发明实施例,步骤301中的图像为原始图像,比如拍摄一张风景照片,在对焦距离的跨度范围内,选取几个不同的对焦距离,在同一个位置拍摄该风景照片,可以得到多个图像。所述对焦距离的跨度范围,以终端有变焦镜头的示例来说,为从广角到窄角(短焦到长焦)的变化范围,是变焦镜头的最大、最小焦距的跨度范围。步骤302中的图像为经过了像素对齐处理后得到的图像。通过得到多个采样对象(如同一场景的多个原始图像),进行像素对齐后使得未来成像清晰成为可能,之后,按照多尺度变换方法进行像素的融合处理,能够方便快捷地得到全景深的图像,使得图像中的景深范围从很近的范围扩展到无穷远,图像各个部分均对焦清晰。
实施例二:
本发明实施例的基于多尺度变换的图像处理方法,如图4所示,包括以下步骤:
步骤401、对于同一目标对象,在预设的焦距调节范围中选取多个不同的对焦距离。
步骤402、在距离目标对象的同样距离,根据所述多个不同的对焦距离中的每一个对焦距离,分别采集对应所述同一目标对象的一张图像。
步骤403、获取多张图像,分别提取每一张图像中的相应特征点。
步骤404、基于图像配准的方法将多张图像中的相应特征点进行像素对齐处理,得到所述对齐处理后的多张图像。
步骤405、将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像。
本发明实施例一实际应用中,步骤402中的图像为原始图像,比如拍摄一张风景照片,在对焦距离的跨度范围内,选取几个不同的对焦距离,在同一个位置拍摄该风景照片,可以得到多个原始图像。所述对焦距离的跨度范围,以终端有变焦镜头的示例来说,为从广角到窄角(短焦到长焦)的变化范围,是变焦镜头的最大、最小焦距的跨度范围。步骤404中的图像为经过了像素对齐处理后得到的图像。
采用本发明实施例,对于同一目标对象,在预设的焦距调节范围中选取多个不同的对焦距离,在距离目标对象的同样距离根据所述多个不同的对焦距离中的每一个对焦距离,分别采集对应所述同一目标对象的一张图像,从而得到多个采样对象(如同一场景的多个原始图像),通过分别提取每一张图像中的相应特征点,按照图像配准方法将多张图像中的相应特征点进行像素对齐处理,得到所述对齐处理后的多张图像,这种进行像素对齐后使得未来成像清晰成为可能,之后,按照多尺度变换方法进行像素的融合处理,能够方便快捷地得到全景深的图像,使得图像中的景深范围从很近的范围扩展到无穷远,图像各个部分均对焦清晰。
基于上述实施例一和二,本发明实施例的基于多尺度变换的图像处理方法,所述将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像,包括:获取所述对齐处理后的多张图像,分别提取所述对齐处理后多张图像中每一张图像的相应特征点;按照多尺度变换方法将对齐处理后的多张图像中的相应特征点从时域变换到频域,以在频域进行所述相应特征点的像素融合处理,得到融合处理后的图像,按照多尺度逆变换方法将所述融合处理后的图像从频域变换回时域,以得到最终的全景深图像。这种通过多尺度变换及逆变换方法,可以将融合得到图像进行逆变换的重构后最终得到清晰的全景深图像。
基于上述实施例一和二,本发明实施例的基于多尺度变换的图像处理方法,所述按照多尺度变换方法将对齐处理后的多张图像中的相应特征点从时域变换到频域,以在频域进行所述相应特征点的像素融合处理,得到融合处理后的图像,包括:利用多尺度变换工具,将所述对齐处理后的多张图像中的相应特征点按照高频指标和低频指标分解为不同的频率部分,得到高频部分和低频部分,将高频部分和低频部分分别采用不同的融合方法进行所述相应特征点的像素融合处理,得到所述融合处理后的图像。
实施例三:
本发明实施例的一种终端,如图5所示,所述终端包括:
采集单元11,用于用于对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像;
第一处理单元12,用于用于将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像;
第二处理单元13,用于将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像。
在本发明实施例一实施方式中,所述采集单元,进一步包括:选取子单元,用于在预设的焦距调节范围中选取多个不同的对焦距离;采集子单元,用于在距离目标对象的同样距离,根据所述多个不同的对焦距离中的每一个对焦距离,分别采集对应所述同一目标对象的一张图像。
在本发明实施例一实施方式中,所述第一处理单元,进一步包括:第一获取子单元,用于获取所述多张图像,分别提取每一张图像中的相应特征点;像素对齐子单元,用于基于图像配准的方法将多张图像中的相应特征点进行像素对齐处理,得到所述对齐处理后的多张图像。
在本发明实施例一实施方式中,所述第二处理单元,进一步包括:第二获取子单元,用于获取所述对齐处理后的多张图像,分别提取所述对齐处理后多张图像中每一张图像的相应特征点;变换子单元,用于按照多尺度变换方法将对齐处理后的多张图像中的相应特征点从时域变换到频域,以在频域进行所述相应特征点的像素融合处理,得到融合处理后的图像,按照多尺度逆变换方法将所述融合处理后的图像从频域变换回时域,以得到最终的全景深图像。
在本发明实施例一实施方式中,所述变换子单元,进一步用于:利用多尺度变换工具,将所述对齐处理后的多张图像中的相应特征点按照高频指标和低频指标分解为不同的频率部分,得到高频部分和低频部分,将高频部分和低频部分分别采用不同的融合方法进行所述相应特征点的像素融合处理,得到所述融合处理后的图像。
这里需要指出的是,前述实施例及其实施方式中提及的终端可以是智能手机、PC、PAD、平板电脑、手提电脑,不限于这里的描述。为实现各单元功能而合并为一或各单元功能分体设置的图像信息识别处理装置(电子设备)至少包括用于存储数据的数据库和用于数据处理的处理器,或者包括设置于服务器内的存储介质或独立设置的存储介质。
其中,对于用于数据处理的处理器而言,在执行处理时,可以采用微处理器、中央处理器(CPU,CentralProcessingUnit)、数字信号处理器(DSP,DigitalSingnalProcessor)或可编程逻辑阵列(FPGA,Field-ProgrammableGateArray)实现;对于存储介质来说,包含操作指令,该操作指令可以为计算机可执行代码,通过所述操作指令来实现上述本发明实施例图像信息识别处理方法流程中的各个步骤。
该前述实施例及其实施方式中提及的终端作为硬件实体S11的一个示例如图6所示。所述终端包括处理器31、存储介质32以及至少一个外部通信接口33;所述处理器31、存储介质32以及外部通信接口33均通过总线34连接。
这里需要指出的是:上述涉及终端的描述,与上述方法描述是类似的,同方法的有益效果描述,不做赘述。对于本发明终端实施例中未披露的技术细节,请参照本发明方法实施例的描述。
以一个现实应用场景为例对本发明实施例阐述如下:
应用本发明实施例的一个具体场景为图像采集中的拍摄照片的场景,可以实现基于多尺度变换的移动平台全景深图像拍照方法,如图7所示,包括以下步骤:
步骤S100、根据预先设置的对焦距离,连续拍摄多张不同对焦平面的同一场景图像。
本步骤的具体实现包括:如图8摄像机景深模型图所示,通过如下的公式(1)计算景深ΔL,目标物体在左侧,拍摄图像的用户在右侧,超出ΔL的范围,则会导致图像成像不清楚。镜头的焦距f越小,光圈值F越大,景深范围越大。在图像景深范围内部,图像对焦清晰,而在景深范围之外,图像开始变得模糊,距离这一景深范围越远,图像越模糊。目前,手机的焦距和光圈调节范围有限,无法获取全景深图像,也即图像的微距物体和远处物体同时保持对焦清晰的效果。因此,可以通过预先设置的对焦距离,连续拍摄多张不同对焦平面的同一场景图像。这样图像中不同景深范围的像素点均有清晰的记录,后续通过图像融合方法可以将图像中所有的清晰点保留下来,就可以获取全景深图像。
公式(1)中,ΔL表示景深,ΔL1表示前景深,ΔL2表示后景深,f表示镜头的焦距,F表示光圈值,σ表示弥散圆直径,L表示拍摄距离。
步骤S200、对不同对焦平面的图像进行图像配准,使得不同对焦平面的图像像素对齐,便于后期融合。
本步骤的具体实现包括:手持移动设备在先后拍摄多张不同对焦平面的图像时,容易发生抖动,图像融合前,需要对这些相邻时间拍摄的图像进行图像配准,主要目的是将同一场景不同时刻拍摄的图像像素点对齐,便于后续像素点的融合,否则,图像融合就会出现偏差、模糊。图像配准算法是基于图像特征点的配准方法,通过图像配准算法来进行图像配比,以将同一场景不同时刻拍摄的图像像素点对齐,其基本过程包括:利用特征描述算子如surf、sift找出图像中的稳定特征点;根据特征点的对应关系拟合出待配准图像的空间变换矩阵;利用变换矩阵将待配准图像进行图像变换,获取配准后的图像;图像经过配准后,所有的像素点都对齐了,就可以进行图像融合。
图9为图像配准效果示意图,可以看到图像配准之前,不同的对焦图像的像素点错位了,直接进行图像融合会出现模糊,图像配准后,像素点对齐了。
步骤S300、利用多尺度变换工具,将图像配准后的不同对焦平面分解到频域空间,采取梯度自适应相似方法,进行频域空间图像融合,之后进行多尺度逆变换,变换到时域空间得到最终的全景深图像。
本步骤的具体实现包括:经过步骤S100中的图像采集与步骤S200的图像配准流程后,接下来对不同对焦平面的图像进行合成,图像融合的主要目的是挑选出各个不同图像中的对焦清晰的像素点。图像的多尺度分析将原始图像分解为不同的频率成分,低频成分主要包括图像平均部分,高频成分包括图像的边缘细节部分。在一副图像中,对焦清晰的像素邻域的边缘细节比较清晰,也就是图像中的高频成分比较多,因此,将图像分解为高频和低频成分后,对不同的频率成分采取不同的融合规则,可以将图像中的清晰像素点保留下来,之后进行多尺度分析重构,获取融合后的图像。可以采用的所述多尺度变换工具可以为:小波变换、curvelet变换、contourlet变换等工具。
图10为多尺度变换图像融合流程图,可以看出,多尺度变换时,首先进行多尺度分析,具体是将高频部分(如源图像A和源图像B的高频子带系数)按照高频融合规则进行像素融合,将低频部分(如源图像A和源图像B的低频子带系数)按照低频融合规则进行像素融合,之后进行逆变换得到最终的融合图像。融合规则的选择是融合算法的关键,可以通过如下公式(2)的这种简单的不同频率成分融合规则:
公式(2)的这种融合规则比较简单,I1,I2两幅图像的多尺度分解结果,为图像的低频成分,为图像的高频成分,CL为像素点低频融合结果,CH为像素点高频融合结果,(i,j)为图像的某个像素点的坐标。基本原理是低频成分比较相近,直接取平均;高频成分上,对焦清晰的像素高频成分的绝对值比较大,选择绝对值比较大的高频成分可以保留图像的清晰点。
上述基于单一像素点的融合规则容易受到噪声的影响,噪声通常出现在高频成分,本文利用邻域块局部能量取大的思想对高频融合规则进行修改如公式(3)所示:
公式(3)中M和N为图像的局部邻域窗口的高度和宽度,(i,j)为图像的某个像素点的坐标,为图像1的像素点(i,j)的高频邻域局部能量,利用局部能量块可以有效地消除噪声的影响,提升融合效果。
图11a-11c为全景深图像合成示意图,图11a中左边为对焦在近处的花朵,图11b中间为对焦在远处的房屋,图11c右边为最终的合成效果,可以看到合成图像中近处的花朵和远处的房屋都很清晰。
对应上述方法实例,应用本发明实施例的一个具体场景为图像采集中的拍摄照片的场景中,可以实现基于多尺度变换的移动平台全景深图像拍照终端,如图12所示,包括:图像采集单元41,获取不同对焦平面的图像。图像配准单元42,将不同对焦平面的图像进行图像对齐。图像融合单元43,利用多尺度分析工具进行图像合成。
本领域技术人员应当理解,上述终端中的各单元所实现的功能可参照前述数据恢复方法的相关描述来理解。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件,但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中,包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机,计算机,服务器,空调器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于多尺度变换的图像处理方法,其特征在于,所述方法包括:
对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像;
将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像;
将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像,包括:
在预设的焦距调节范围中选取多个不同的对焦距离;
在距离目标对象的同样距离,根据所述多个不同的对焦距离中的每一个对焦距离,分别采集对应所述同一目标对象的一张图像。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像,包括:
获取所述多张图像,分别提取每一张图像中的相应特征点;
基于图像配准的方法将多张图像中的相应特征点进行像素对齐处理,得到所述对齐处理后的多张图像。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像,包括:
获取所述对齐处理后的多张图像,分别提取所述对齐处理后多张图像中每一张图像的相应特征点;
按照多尺度变换方法将对齐处理后的多张图像中的相应特征点从时域变换到频域,以在频域进行所述相应特征点的像素融合处理,得到融合处理后的图像,按照多尺度逆变换方法将所述融合处理后的图像从频域变换回时域,以得到最终的全景深图像。
5.根据权利要求4所述的方法,所述按照多尺度变换方法将对齐处理后的多张图像中的相应特征点从时域变换到频域,以在频域进行所述相应特征点的像素融合处理,得到融合处理后的图像,包括:
利用多尺度变换工具,将所述对齐处理后的多张图像中的相应特征点按照高频指标和低频指标分解为不同的频率部分,得到高频部分和低频部分,将高频部分和低频部分分别采用不同的融合方法进行所述相应特征点的像素融合处理,得到所述融合处理后的图像。
6.一种终端,其特征在于,所述终端包括:
采集单元,用于对于同一目标对象,采集对应不同对焦距离的多张图像;
第一处理单元,用于将所述多张图像中的特征点进行像素对齐处理,得到经像素对齐处理后的多张图像;
第二处理单元,用于将所述对齐处理后的多张图像进行图像融合处理,以得到成像清晰的全景深图像。
7.根据权利要求6所述的终端,其特征在于,所述采集单元,进一步包括:
选取子单元,用于在预设的焦距调节范围中选取多个不同的对焦距离;
采集子单元,用于在距离目标对象的同样距离,根据所述多个不同的对焦距离中的每一个对焦距离,分别采集对应所述同一目标对象的一张图像。
8.根据权利要求6或7所述的终端,其特征在于,所述第一处理单元,进一步包括:
第一获取子单元,用于获取所述多张图像,分别提取每一张图像中的相应特征点;
像素对齐子单元,用于基于图像配准的方法将多张图像中的相应特征点进行像素对齐处理,得到所述对齐处理后的多张图像。
9.根据权利要求6或7所述的终端,其特征在于,所述第二处理单元,进一步包括:
第二获取子单元,用于获取所述对齐处理后的多张图像,分别提取所述对齐处理后多张图像中每一张图像的相应特征点;
变换子单元,用于按照多尺度变换方法将对齐处理后的多张图像中的相应特征点从时域变换到频域,以在频域进行所述相应特征点的像素融合处理,得到融合处理后的图像,按照多尺度逆变换方法将所述融合处理后的图像从频域变换回时域,以得到最终的全景深图像。
10.根据权利要求9所述的终端,所述变换子单元,进一步用于:
利用多尺度变换工具,将所述对齐处理后的多张图像中的相应特征点按照高频指标和低频指标分解为不同的频率部分,得到高频部分和低频部分,将高频部分和低频部分分别采用不同的融合方法进行所述相应特征点的像素融合处理,得到所述融合处理后的图像。
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