一种全景深全景图像成像方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于机器视觉领域，尤其涉及一种应用多次聚焦拍摄并进行图像融合的， 全景深全景图像成像方法。
【背景技术】
[0002] 折反射全景成像把水平360°视场范围内的物体景像反射到摄像机中进行成像， 使摄像机一次拍摄即可获取远大于普通摄像机视野的景物图像。全景视觉技术能满足无人 飞行器姿态测量及智能驾驶、移动机器人定位和路径规划、机器人自动归航，多目标检测和 跟踪、场景三维结构信息获取及重构、视频监控、视频会议等一系列全方向大视场成像的应 用需要，在众多领域具有广泛的应用价值。实际应用中，全景视觉系统受拍摄条件、光学性 质等条件的限制，在阴天环境、室内环境等光线条件下，需要使用大光圈拍摄，导致单幅图 片景深浅，不能使同一场景的所有目标都在同一聚焦区域，这使得图像不是所有信息都是 清晰的。传统透视相机的景深范围需求是由所需要拍摄清楚的景物的空间位置决定的，既 通过计算所需拍摄清晰的景物在空间中距离拍摄相机的最近距离和最远距离。而折反射全 景系统由于结构上的特点，成像时通过曲面反射镜进行二次成像，使得景物全部压缩于反 射镜范围内，实际拍摄时拍摄的是曲面反射镜。这使得景深计算只要满足从前景深是反射 镜下端到后景深是反射镜顶端就可以满足全景深全景图像成像。又由于全景系统结构紧 凑、体积小等特点，使得实际景深需求范围值远远小于透视相机所需景深值，不仅较透视相 机有大视场这一优点，更容易实现全景深拍摄。为了让全景图像信息表达更全面，视觉上更 清晰，提高分辨率、减少模糊性以易于识别，并且在很大程度上减少冗余信息，就产生了如 何从多幅全景图像中融合成全清晰全景图像的问题。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种能够提高分辨率的，全景深全景图像成像方法。
[0004] 一种全景深全景图像成像方法，包括以下步骤，
[0005] 步骤一：分析景深需求并计算对焦距离；
[0006] 依次求取能够满足需求景深范围的i幅图像的拍摄对焦距离Q，i= 1，2, 3……，
[0007] 其中景深计算公式为：
[0008]
[0009]
[0010] 景深ALfALu+ALu
[0011] 景深范围为L「ΔLu~L;+ΔLi2
[0012] 其中，δ为容许弥散圆直径，根据相机传感器尺寸参数，选取δ值；f为镜头焦距； F为镜头的拍摄光圈；Q为第i幅图像的对焦距离，其中前景深满足：L「ΔLu彡b，后景深 满足Q+ΔLi2^=c，景深满足ΔL>c_b=a;
[0013] 步骤二：根据对焦距离拍摄图片；
[0014] 步骤三：将拍摄得到的i幅图片进行图像融合，得到全景深全景图像。
[0015] 本发明一种全景深全景图像成像方法，还可以包括：
[0016] 1、将拍摄得到的i幅图片进行图像融合的方法为：
[0017] (1)图像特征点匹配使待融合图像映射到同一参数大小；
[0018] (2)求取一像素点和其邻域内像素的方差，通过设置方差阀值来区分判断是清晰 点还是模糊点；
[0019] (3)设置浮动窗口，统计当前像素为中心的相应窗口区域的清晰点数，将清晰点数 多的中心像素设为清晰点，得到清晰区域；
[0020] (4)通过检测出的区域结果进行图像融合。
[0021] 有益效果：
[0022] 本发明解决了全景图像在大视角成像前提下不能全图清晰成像这一技术问题，使 全景图像在大视场前提下，信息表达更全面，视觉上更清晰，提高了分辨率、减少模糊性以 易于识别，并且在很大程度上减少冗余信息。
【附图说明】
[0023] 图1为本发明一种全景深全景图像成像方法过程框图。
[0024] 图2为本发明使用的全景视觉系统参数图。
[0025] 图3为本发明的景深原理光路图。
[0026] 图4为本发明第i幅拍摄图片与第i-Ι幅拍摄图片清晰带融合示意图。
[0027] 图5为本发明图像融合后的全景深全景图像。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0029] 应用机器视觉，图像处理等手段，本发明提供了一种全景深全景图像成像方法。
[0030] 本发明实现发明目的所采用的方案是：应用多次聚焦拍摄图像并进行图像融合实 现全景深全景图像的成像。主要步骤有：首先分析景深需求并根据全景设备特点计算对焦 距离，然后对焦系统接收计算机对焦信息值进行对焦并拍摄图片，最后将拍摄得到的多张 图片应用基于焦点区域检测的多聚焦图像融合方法进行融合得到全景深全景图像。
[0031] 一种全景深全景图像成像方法，包括如下步骤，如图1所示：
[0032] 第一步，分析景深需求并根据全景设备特点计算对焦距离：
[0033] 根据全景系统结构参数，分析、计算得到可以满足全景深全景图像成像的景深需 求范围。将各参数带入景深公式求取需求景深所对应的对焦距离数值Q(i= 1，2, 3...)。
[0034] 第二步，对焦并拍摄图片：
[0035] 将对焦数值Q(i= 1，2, 3...)输入计算机，并点击开始拍摄。伺服对焦系统接收 到计算机对焦信号驱动对焦距离为Q拍摄第一幅图片存储为图片1，接收对焦信号驱动对 焦距离为L2拍摄第二幅图片存储为图片2,.....，接收对焦信号驱动对焦距离为Li拍摄第 二幅图片存储为图片i。
[0036] 第三步，图片融合：
[0037] 将第二步拍摄得到的i幅图片进行图像融合。得到全景深全景图像。
[0038] 第一步分析景深需求并根据全景设备特点计算对焦距离中的红外全景视觉系统 包括：支架、带有自动对焦系统的科学级别CMOS相机、自动对焦镜头、全方位成像反光镜和 一个带有图像处理程序的系统计算机。如附图2所示，其中，全方位成像反光镜[1]为双 曲面反光镜，经环形透光玻璃支撑筒[2]支撑在支架底座[3]上，在全方位成像反光镜[1] 下方环形透光玻璃支撑筒[2]内的支架底座[3]上，设置有自动对焦系统的科学级别CMOS 相机[4]其上安装有自动对焦镜头[5]，系统计算机[6]与带有自动对焦系统的科学级别 CMOS相机[4]相连。全方位反光镜[1]镜高a。科学级别CMOS相机[4]的传感器平面距 离全方位反光镜底部高度为b，距离顶部高度为c。
[0039] 第一步分析景深需求并根据全景设备特点计算对焦距离，具体步骤为
[0040] 1)根据全景系统结构参数，分析得到可以满足全景深全景图像成像的景深需求范 围：传统透视相机的景深范围需求是由所需要拍摄清楚的景物的空间位置决定的，既通过 计算所需拍摄清晰的景物在空间中距离拍摄相机的最近距离和最远距离。而折反射全景系 统由于结构上的特点，成像时通过曲面反射镜进行二次成像，使得景物全部压缩于反射镜 范围内，实际拍摄时拍摄的是曲面反射镜。这使得景深计算只要满足从前景深是反射镜下 端到后景深是反射镜顶端就可以满足全景深全景