一種基于分布式相機陣列的運動目標(biāo)去模糊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于分布式相機陣列的運動目標(biāo)去模糊 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在多相機陣列光學(xué)探測系統(tǒng)中，由于探測視場中運動目標(biāo)移動速度過快以及相機 曝光時間設(shè)置較長，就會導(dǎo)致在相機曝光開始和曝光結(jié)束之間目標(biāo)移動相對較大位移而形 成目標(biāo)重影，即，運動模糊效應(yīng)。清晰的目標(biāo)圖像是目標(biāo)檢測、跟蹤、識別的重要前提，因此， 研宄高精度，高可靠性的運動目標(biāo)去模糊方法是提高光學(xué)探測系統(tǒng)目標(biāo)檢測、跟蹤、識別效 果的重要手段?，F(xiàn)有運動目標(biāo)去模糊方法主要分兩類：一是針對單幅運動模糊圖像不斷優(yōu) 化算法效果的軟件主導(dǎo)方法；二是通過提高硬件設(shè)備條件，比如增加相機數(shù)量，提高處理中 心運算性能等方法來降低軟件復(fù)雜度的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種基于分布式相機陣列的運動目標(biāo)去模糊方法，以解決現(xiàn) 有方法中探測范圍小以及不能充分利用相機陣列間基線長度的優(yōu)勢來提供必要的多視角 下的目標(biāo)運動信息。
[0004] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于分布式相機陣列的運動目標(biāo)去模糊方法， 按照以下步驟實施：
[0005] 步驟1、搭建分布式相機陣列系統(tǒng)，系統(tǒng)包括依次間隔設(shè)置的陣列1、陣列2和陣列 3,每個陣列包括兩個或兩個以上的相機，其中，陣列間視場保證一致，陣列內(nèi)兩相機形成小 交叉視場，陣列1和陣列3采用高幀頻低曝光策略，得到高速低曝光圖像序列S1和S2,陣列 2采用低幀頻高曝光策略，得到低速高曝光圖像序列S3 ;
[0006] 步驟2、對陣列1和陣列3得到的圖像序列S1和S2分別進(jìn)行陣列內(nèi)目標(biāo)關(guān)聯(lián)，得 到兩組關(guān)聯(lián)后的圖像序列G1和G2，再對關(guān)聯(lián)后的圖像序列進(jìn)行運動目標(biāo)3D場流估計，得到 3D場流序列；
[0007] 步驟3、對步驟2得到的3D場流序列分別進(jìn)行采樣，各得到6個運動采樣點，利用 三角變換方法將6對采樣點變換至陣列2的視場中，估計得到模糊目標(biāo)的6個運動點；
[0008] 步驟4、根據(jù)步驟3得到的6個運動點，并通過線性插值方法估計出模糊目標(biāo)的模 糊核函數(shù)；
[0009] 步驟5、對陣列2得到的圖像序列S3進(jìn)行模糊動目標(biāo)分割得到目標(biāo)序列03,使用 步驟4得到的模糊核函數(shù)反卷積得到分割目標(biāo)的去模糊圖像。
[0010] 進(jìn)一步的，步驟2中陣列內(nèi)目標(biāo)關(guān)聯(lián)的具體方法為：利用提前標(biāo)定的相機內(nèi)外參 數(shù)，通過混合高斯模型，分別對步驟1中得到的圖像序列S1和S2進(jìn)行運動目標(biāo)分割，然后 利用模板匹配，在目標(biāo)出現(xiàn)在交叉視場時刻，分別使用分割出的目標(biāo)〇 lt和〇 21與該時刻S1 中的圖像Jlt進(jìn)行模板匹配，對比兩次匹配結(jié)果，完成目標(biāo)關(guān)聯(lián)，分別得到關(guān)聯(lián)后的圖像序 列G1和G2。
[0011] 進(jìn)一步的，步驟2中運動目標(biāo)3D場流估計的具體方法為：對圖像序列G1和G2檢 測圖像特征點并匹配，通過其中同一時刻的左右圖像求得該時刻圖像的視差圖(_<,.>?,)， 通過單個序列連續(xù)兩個時刻的圖像求得圖像光流圖和Of (<4)，相應(yīng)的計算 公式如下：
【主權(quán)項】
1. 一種基于分布式相機陣列的運動目標(biāo)去模糊方法，其特征在于，按照以下步驟實 施： 步驟1、搭建分布式相機陣列系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括依次間隔設(shè)置的陣列1、陣列2和陣列 3,所述每個陣列包括兩個或兩個以上的相機，其中，所述陣列間視場保證一致，所述陣列內(nèi) 兩相機形成小交叉視場，所述陣列1和所述陣列3采用高幀頻低曝光策略，得到高速低曝光 圖像序列Sl和S2,所述陣列2采用低幀頻高曝光策略，得到低速高曝光圖像序列S3 ; 步驟2、對所述陣列1和所述陣列3得到的圖像序列Sl和S2分別進(jìn)行陣列內(nèi)目標(biāo)關(guān) 聯(lián)，得到兩組關(guān)聯(lián)后的圖像序列Gl和G2,再對關(guān)聯(lián)后的圖像序列進(jìn)行運動目標(biāo)3D場流估 計，得到3D場流序列； 步驟3、對所述步驟2得到的3D場流序列分別進(jìn)行采樣，各得到6個運動采樣點，利用 三角變換方法將所述6對采樣點變換至所述陣列2的視場中，估計得到模糊目標(biāo)的6個運 動點； 步驟4、根據(jù)所述步驟3得到的6個運動點，并通過線性插值方法估計出模糊目標(biāo)的模 糊核函數(shù)； 步驟5、對所述陣列2得到的圖像序列S3進(jìn)行模糊動目標(biāo)分割得到目標(biāo)序列03,使用 所述步驟4得到的模糊核函數(shù)反卷積得到分割目標(biāo)的去模糊圖像。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步驟2中陣列內(nèi)目標(biāo)關(guān)聯(lián)的具體方 法為：利用提前標(biāo)定的相機內(nèi)外參數(shù)，通過混合高斯模型，分別對步驟1中得到的圖像序列 Sl和S2進(jìn)行運動目標(biāo)分割，然后利用模板匹配，在目標(biāo)出現(xiàn)在交叉視場時刻，分別使用分 割出的目標(biāo)O lt和〇 21與該時刻Sl中的圖像J lt進(jìn)行模板匹配，對比兩次匹配結(jié)果，完成目標(biāo) 關(guān)聯(lián)，分別得到關(guān)聯(lián)后的圖像序列Gl和G2。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步驟2中運動目標(biāo)3D場流估計的 具體方法為：對圖像序列Gl和G2檢測圖像特征點并匹配，通過其中同一時刻的左右圖像 求得該時刻圖像的視差圖通過單個序列連續(xù)兩個時刻的圖像求得圖像光流圖 乃)和
其中，J,)表示t時刻視差圖，g表示左序列t時刻圖像像素點橫坐標(biāo)，< 表示右 序列t時刻圖像像素點橫坐標(biāo)，Of丨dv,)表示t時刻水平光流，（表示左序列t-1時刻圖 像像素點橫坐標(biāo)，（#乂<，乂）表示t時刻豎直光流，ydP y H分別表示t時刻和t-1時刻圖 像像素點縱坐標(biāo)。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步驟3的具體方法為： 3. 1)首先對所述3D場流序列采用SIFT特征匹配，得到一組相關(guān)特征點對，針對匹配過 程中產(chǎn)生的異常點對，采用RANSAC方法剔除，在精煉的特征點對中進(jìn)行6次采樣，即得到6 對特征點對； 3. 2)利用三角變換方法將6對特征點對變換至陣列2的視場中，其中三角變換方法具 體為：設(shè)陣列1、陣列2和陣列3中相同視場的相機分別為LI、M1和Rl，利用t時刻相機Ll 和Rl中相匹配的兩個特征點，重構(gòu)出目標(biāo)的坐標(biāo)真值，然后將其重投影到相機Ml的成像平 面中得到t時刻的運動點，選擇6個不同時刻，則可估計出6個模糊目標(biāo)運動點。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的步驟4中模糊核函數(shù)估計的具體步 驟為：對步驟3中得到的6個模糊目標(biāo)運動點進(jìn)行線性插值計算，獲得模糊目標(biāo)連續(xù)運動信 息，正則化得到模糊核函數(shù)；
(X1, yj和（x2, y2)分別表示相鄰的采樣值點，x，y表示函數(shù)自變量和函數(shù)值。
6. 如權(quán)利要求1至5中任意一項所述的方法，其特征在于，所述的步驟5中模糊動目標(biāo) 分割的具體方法為：分別求圖像序列S3的梯度分布直方圖（GHS)、局部均方誤差（LMSE)和 最大色彩飽和度，將所得結(jié)果相乘，通過設(shè)置閾值，逐塊判斷其大小，分割出模糊區(qū)域。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于分布式相機陣列的運動目標(biāo)去模糊方法，按照以下步驟實施：步驟1、搭建分布式相機陣列系統(tǒng)；步驟2、陣列內(nèi)目標(biāo)關(guān)聯(lián)，再對關(guān)聯(lián)后的圖像序列進(jìn)行運動目標(biāo)3D場流估計；步驟3、對3D場流序列分別進(jìn)行采樣，利用三角變換方法根據(jù)采樣點估計得到模糊目標(biāo)的運動點；步驟4、根據(jù)運動點，并通過線性插值方法估計出模糊目標(biāo)的模糊核函數(shù)；步驟5、對模糊動目標(biāo)分割得到目標(biāo)序列，使用步驟4得到的模糊核函數(shù)反卷積得到目標(biāo)的去模糊圖像。不同相機陣列間采用多幀頻多曝光策略，克服單個相機曝光時間和高分辨圖像獲取的矛盾；利用相機陣列的配置，提高視場的探測范圍，達(dá)到較大探測視場需求下的運動目標(biāo)去模糊。
【IPC分類】G06T5-00, G06T7-20
【公開號】CN104820971
【申請?zhí)枴緾N201510194160
【發(fā)明人】薛松, 潘泉, 趙春暉, 張夷齋, 黃誠, 席慶彪, 田利民, 古家德, 劉流, 潘利源, 胡亮, 呂鑫, 魏妍妍
【申請人】西北工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年4月22日