[发明专利]一种基于多相机提高图像帧频和分辨率的方法

说明书

技术领域

本发明属于图像的增强或复原处理领域，具体涉及一种通过使用多幅图像提高视频图像分辨的方法。

背景技术

随着数字成像设备的广泛使用和技术的发展,大量的图像应用要求处理数字成像设备的数字图片，而图像在各个领域的应用又促使人们对图像质量提出了更高的要求。

图像分辨率是图像质量的一项重要指标，高分辨率图像在遥感监测、军事侦察、交通及安全监控、医学诊断处理、模式识别等专业领域起着非常重要的作用，在日常应用中，高分辨率图像能带来也良好的视觉感受。

但是，任何摄像设备的所成图像均受成像系统物理条件限制。现有的通过提高工艺水平，减小探测元尺寸,增加探测元集成数量,虽然可以达到提高图像分辨率的目的,但这些手段受到现有技术水平和设备本身特性的限制，进一步减小探测元尺寸,增加探测元集成数量，会导致设备的价格不成比例的急剧提高，使其无法得到普及使用。同样为了提高视频的帧频，需要采用高速摄影设备，而随着帧频的提高，设备的成本也会不成比例的大幅度提高。

中国专利CN201310138393.8公开了一种多线阵CCD亚像元错位成像超分辨率重构方法，能够线阵数大于2的多线阵CCD成像进行超分辨率重构，但该方法只适用于对采用多线阵CCD集成在一个芯片的情况下，而这种情况时虽然能够一定程度的突破现有探测元集成数量上限，但还是受技术水平限制不能大幅度提高，若采用现有摄像设备组成类似复眼结构的多相机阵列，虽然可以突破现有技术中对探测元集成数量的数量，但该申请中公开的方法并不适用。

中国专利CN201310157445.6公开了一种用于焦平面探测器的微扫描图像重构方法，但该方法仅适用于对焦平面探测器成像数据的处理，并不适用于采用现有摄像设备组成类似复眼结构的多相机阵列，且该方法仅能提高图像分辨率，并不能提高视频图像的帧频。

因此为了降低设备成本，充分利用现有的摄像设备组成类似复眼的多相机阵列时，现有的数据处理方法存在着无法实现对多相机阵列采集到的图像数据进行重构以得到高分辨率图像或提高视频图像帧频问题，因此需要提供一种基于多相机阵列的，能够同时解决提高视频图像分辨率和图像帧频问题的方法

发明内容

本发明的目的是,提供一种基于多相机提高图像帧频和分辨率的方法，充分利用了多相机构造类复眼成像系统和同场景低分辨率视频图像重建高分辨率图像和提高视频图像帧频的方法。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种基于多相机提高图像帧频和分辨率的方法，包括步骤：

a)成像系统光学结构设计

将每个成像器装配一个光学镜头组成相互独立的相机，所述相互独立的相机之间构成紧密排列的阵列，相机数量n≥3。每个相机的视场角覆盖同一场景，且每个相机的成像图像间相互还存在亚像元位移；

b)成像电路与时序设计

成像系统在接受到外部信号触发进行时成像时，通过成像电路与时序设计，使得时序控制电路依次控制启动各个相机成像得到低分辨率数字图像序列；

c)高分辨率图像帧重构及视频输出

数据处理单元在接受到步骤b)中各个相机采集的低分辨率数字图像序列后，从中提取特征点并根据相似原则进行特征点匹配，匹配完成后运用RANSAC鲁棒估计方法估计视频间的时空配准参数，最后使用超分辨率重建方法重构高分辨率图像帧并进行视频输出。

所述的基于多相机提高图像帧频和分辨率的方法，其特征是

所述步骤a)，相机数量n≥7

所述步骤c)中超分辨率重建方法具体如下：

1)将步骤b)得到的低分辨率数字图像序列即k幅低分辨率数字图像g_k中的第一幅g₀图像作为参考图像，通过配准，估计出低分辨率图像g_k与参考图像g₀的子像素位移量，得到第k张图像的几何变换算子T_k。首先对参考图像通过插值法求出高分辨率图像的估计值作为初始值f⁽⁰⁾用它来获取一组和观察图像相对应的低分辨率图像