一种全聚焦和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质

本发明属于图像处理，特别是涉及一种全聚焦和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、由于景深范围受限，现有的光学成像系统无法避免离焦模糊，在成像过程中，来自单个物点的光以光锥的形式向外传播。光锥内的部分光线经过光学系统后被感光器件接收。只有景深范围内的物点形成清晰锐利的图像，景深范围外的物点扩散成一个弥散圆，单个物点的光线无法完美集中在一个感光点上。因此，对于线性成像系统，图像上的点会被周围的点加权并叠加，从而导致模糊。

2、现有的离焦量估计技术、去模糊技术和单目深度估计技术都需要离焦量已知的离焦图像进行算法训练，而在仿真生成模糊图像时，则需要样式丰富的全聚焦图像作为基础。由于，受限于人力和探测器的精度，现有的全聚焦和离焦图像对存在标注精度低、数量较少和场景单一等问题，不能应用于智能算法训练。因此，存在待改进之处。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种全聚焦和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质，用于解决现有技术中标注精度低、样本数量较少和场景单一的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种全聚集和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质，包括：

3、获取图像样本，获取方式包括但不限于拍摄、下载现有公开数据集和仿真合成；

4、使用直方图不变的空间混淆方法对所述图像样本的像素排列进行随机打乱，以得到全聚焦图像；

5、分配各像素位置的离焦量，由离焦量计算得到各像素位置的点扩散函数；

6、依据像素各位置所对应的点扩散函数对像素值进行扩散，累加得到离焦图像。

7、在本发明的一个实施例中，所述使用直方图不变的空间混淆方法对所述图像样本的像素排列进行随机打乱，以得到全聚焦图像的步骤，包括：

8、固定rgb通道的相对位置关系；

9、生成所述图像样本的像素位置索引矩阵i(x,y),由索引矩阵依次填充全聚焦图像各像素位置的像素值，得到所述全聚焦图像。

10、在本发明的一个实施例中，所述分配各像素位置的离焦量，由离焦量计算得到各像素位置的点扩散函数的步骤，包括：

11、由高斯公式和三角形相似原理确定离焦产生的弥散圆半径为其中d为孔径光阑直径、v为像距、s为透镜到像面的距离；

12、传统相机作为非相干成像系统建模为各向同性的高斯函数其中所述高斯函数的标准差与所述弥散圆半径之间的关系为

13、由场景的深度分布分配离焦量，即所述高斯函数的标准差，计算得到各像素位置的点扩散函数。

14、在本发明的一个实施例中，所述的一种全聚焦和离焦图像对的生成方法、装置、设备及介质，其特征在于，所述依据像素各位置所对应的点扩散函数对像素值进行扩散，累加得到离焦图像，：满足

15、离焦图像为

16、其中，s(x,y)为所述全聚焦图像，η(x,y)为图像噪声。

17、本发明还提出一种全聚焦和离焦图像对的生成装置，包括：

18、记录单元，用以拍摄所需场景图像样本；

19、混合单元，用以对所述图像样本的像素位置进行打乱，以获得全聚焦图像；

20、分配单元，用以分配各位置像素点的离焦量，以生成相应的点扩散函数；

21、扩散单元，用以将各像素未知的光能量按对应的点扩散函数扩散到受影响的像素位置，并添加图像噪声，以生成带像素对应离焦量标签的离焦图。

22、本发明还提供一种计算机设备，包括处理器、寄存器、显示器和存储器及其在寄存器中由所述处理器执行的计算程序，所述计算程序实现上述任一项所述的一种全聚焦和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质的步骤。

23、如上所述，本发明的一种全聚焦和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质，具有以下有益效果：本发明可以大批量自动生成带离焦量标注的全聚焦和离焦图像对，以提高全聚集图像和离焦图像对的数量和标注质量。

技术特征：

1.一种全聚焦和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种全聚焦和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质，其特征在于，所述使用直方图不变的空间混淆方法对所述图像样本的像素排列进行随机打乱，以得到全聚焦图像的步骤，包括：

3.根据权利要求1所述的一种全聚焦和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质，其特征在于，所述分配各像素位置的离焦量，由离焦量计算得到各像素位置的点扩散函数的步骤，包括：

4.根据权利要求1所述的一种全聚焦和离焦图像对的生成方法、装置、设备及介质，其特征在于，所述依据像素各位置所对应的点扩散函数对像素值进行扩散，累加得到离焦图像，：满足

技术总结
本发明公开了一种全聚焦和离焦图像对生成方法、装置、设备及介质，属于图像处理技术领域，主要涉及生成带有离散量标注的全聚焦图像和离散图像的图像对的问题。该方法通过对获取的原始图像进行像素点位的随机打乱获取全聚焦图像，对其各像素位置分配离焦量，由离焦量计算得到各像素位置的点扩散函数，再依据像素各位置所对应的点扩散函数对像素值进行扩散，累加得到离焦图像。本发明不需要采取原始的全聚焦图像，因此对原始图像的要求不高，普适性较强；此外，本发明提供的全聚焦和离焦图像对带有离散量标注，解决了现有的图像对标注精度低、数量较少和场景单一等问题，可以应用于智能算法训练。

技术研发人员：杨鹏,刘明,赵晶,董立泉,褚旭红,孔令琴,赵跃进
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19