一種基于成像的視覺權重圖提取方法技術

本發明專利技術公開了一種基于成像的視覺權重圖提取方法，提出的系統基于單光路雙傅里葉透鏡成像，并且可直接對景物進行視覺權重的成像分析，能有效、快速獲取高精度的視覺權重圖。本發明專利技術包括如下步驟：(1)構造單光路雙傅里葉透鏡成像系統；(2)視覺權重圖像生成。本發明專利技術方法構造單光路雙傅里葉透鏡成像系統，在頻譜面實現兩次不同的濾波，達到不同低通濾波的效果，并用工業相機獲取濾波結果，最后通過圖像間的灰度差值的絕對值獲取視覺權重圖，其處理的結果接近人眼視覺系統。本發明專利技術只需將系統對著景物(滿足物距大于透鏡焦距的10倍以上)，即可快速得到相應的視覺權重圖。

A method of extracting visual weight map based on imaging

The invention discloses a method for extracting visual weight imaging based on the proposed system of single beam double Fu Liye lens imaging based on image analysis and direct visual weight on the scene, can effectively and quickly get the visual weight map with high precision. The method comprises the following steps: (1) to construct single dual Fourier lens imaging system; (2) the weight of visual image generation. The method of the invention to construct single dual Fourier lens imaging system, the realization of two different filter in the spectrum plane, to achieve the effect of different low pass filter, and industrial camera to obtain the filtering result, finally gets a visual weight map by the absolute value of gray difference between images, the processing result is close to the human visual system. The invention only needs the system to the scene (meet distance more than 10 times greater than the focal length of the lens), quickly get the visual weight map corresponding to.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及光學成像與圖像處理技術，尤其涉及一種基于成像的視覺權重圖提取方法。
技術介紹
視覺信息以光的形式，通過人眼為人類所接收，通過圖像傳感器收集，這是人們認識世界的最主要的信息來源。視覺信息通過圖像傳感器接收以后，就形成了我們所認識的計算機圖像。圖像的分析與處理已經成為一項非常重要的技術，其中分析圖像的視覺權重在如今的圖像工程屆非常的人們。分析圖像的視覺權重，即根據原始圖像，獲取反映不同區域不同權重分布的圖像，該圖像的數值在0～1之間，越大則表明人眼越關注該區域，越小則相反。這是使用信息理論來解決模擬人眼的功能，自動化地實現圖像分析工作。因此，圖像視覺權重的分析旨在獲取高質量的視覺權重圖，來反映圖像中不同區域的人眼關注程度。這種視覺權重的分析有著非常重要的應用，比如目標的自動檢測，圖像的檢索，圖像以及視頻的壓縮等等，都可以使用視覺權重圖輔助來高效地實現。目前，視覺權重分析方法如顯著性檢測技術，在各方面還無法令人滿意。一方面，視覺權重圖本身分辨率不夠高；另一方面，視覺權重圖的獲取一般通過計算機的相對復雜計算，效率依賴于硬件的計算能力。如何建立更符合人眼視覺系統的快速視覺權重圖的計算方法也是目前視覺圖像信息處理的難題之一。
技術實現思路
本專利技術解決的問題是提供一種基于成像的視覺權重圖提取方法，利用單光路的操作以及簡單的后期運算，能有效簡化圖像視覺權重提取的復雜度，提高系統處理圖像的速度。為解決
技術介紹
所述的問題，本專利技術提出一種基于成像的視覺權重圖提取方法，該方法簡單但非常有效，該方法流程主要包括：步驟(1)構建單光路雙傅里葉透鏡成像系統；對于景物，首先進行視覺權重圖提取的單光路雙傅里葉透鏡成像系統的構建，并進行濾波與采集獲取操作，最后利用工業相機獲取低通濾波圖像g1與g2；步驟(2)視覺權重圖的獲取；在工業相機獲取圖像后，將兩圖的灰度值相減并求絕對值，實現視覺權重圖的提取，獲得視覺權重圖；即在獲取g1與g2基礎上，利用S＝|g1-g2|就能獲取圖像的最終視覺權重圖像S。步驟(1)中所述的構造單光路雙傅里葉透鏡成像系統，并進行圖像濾波與采集獲取等操作的具體方法如下：景物：所要分析的自然景觀即系統希望分析獲取視覺權重圖的對象，景物與第一面傅里葉透鏡的距離(物距)遠大于傅里葉透鏡的焦距(物距>10倍焦距)；光學傅里葉變換：景物光經過第一個傅里葉透鏡在其后焦面生成了圖像的傅里葉頻譜，生成位置在頻譜面處；空間濾波：在生成的頻譜面上，放置精密針孔實現空間濾波，濾波高頻；通過調整小孔半徑的大小實現不同的截止頻率；選擇頻譜處的兩個針孔尺寸分別為A1、A2um；成像像面的圖像生成：在頻譜面后放置傅里葉透鏡，濾波后的頻譜再次經過傅里葉變換生成空間圖像，被工業相機采集，針對兩個不同尺寸的濾波器A1與A2，獲得圖像g1與g2。本專利技術通過采用光學成像的手段，配合硬件簡單的相減運算，實現視覺權重圖的提取，具體如下：1、構造非相干光光學成像雙傅里葉透鏡系統，對于d0遠的景物，該距離遠遠大于傅里葉透鏡的焦距f，頻譜面處于第一個傅里葉透鏡的后焦面上，為后面的頻譜操作提供了頻譜面位置；而后繼續利用傅里葉透鏡逆變換到成像面，用成像相機獲取圖像。2、頻譜操作。分析獲取景物的不同頻率信息，在1生成的頻譜面上放置小孔，即振幅型的空間濾波器，實現圖像頻譜濾除與導通。通過調整小孔半徑的大小可以獲取不同截止頻率的低通濾波圖像。這里采用兩個不同尺寸的小孔，孔徑分別為D1與D2。3、視覺權重圖的提取。成像相機獲取圖像：利用2中的2個不同孔徑的小孔實現空間濾波，獲取兩幅截止頻率不同的圖像；對兩幅圖像在數據上進行相減，其絕對值即本專利技術所定義的視覺權重圖。與現有技術相比，本技術方案具有以下優點：現有的利用顯著性基礎上的視覺權重圖的提取方法都是直接使用計算機算法，對CPU等硬件要求相對高，且時間成本也會提升；而本專利技術提出的基于成像的方法，利用光計算的并行性、高效性，實現穩定的視覺權重圖獲取。本專利技術另一方面的特色在于，僅使用單光路并對景物直接成像并分析，而以往的提取方法都是在計算機上對圖像進行計算獲取。總體而言，一是高效，高效在于光計算的并行性；而是高分辨率，本專利技術方法能夠獲得最大為系統分辨率極限的視覺權重圖；三是穩定，穩定是由于整個系統的結構簡單，能直接集成到現有的成像系統中，從而能夠更有效的模擬生物視覺過程；四是直接對景物進行分析，而不是對采集的圖像，為后期的應用鋪墊了基礎。附圖說明圖1為本專利技術方法的具體操作流程圖；圖2為本專利技術方法構建的單光路雙傅里葉透鏡成像系統；圖3a-3c為具體一實施例所涉及的一組實驗圖，其中：圖3a為成像面獲取的圖像1；圖3b為成像面獲取的圖像2；圖3c為獲得的視覺權重圖。具體實施方式為了獲取圖像的視覺權重分布，本專利技術利用光學成像方式，利用光路計算的實時性，快速實現視覺權重圖的提取。下面結合附圖，通過具體實施例，對本專利技術的技術方案進行清楚、完整的描述。本專利技術提出一種基于成像的視覺權重圖提取方法的操作框架如圖1所示，其主要包含以下步驟：1、構造單光路雙傅里葉透鏡成像系統，如圖2所示，景物光進入系統，進而進行濾波與獲取等操作。整個成像光路系統包括位于d0遠處的景物，兩個焦距為f的傅里葉透鏡，2個精密針孔(濾波器)，工業成像相機。如圖2所示，自然景觀即景物是系統希望分析獲取視覺權重圖的對象；景物光路經雙傅里葉透鏡系統成像到成像相機的獲取面；在雙傅里葉透鏡系統的頻譜面使用兩個不同的精密針孔進行濾波操作，為圖像選擇不同的頻率，從而獲取濾波圖像。這其中包含的處理過程包括：光學傅里葉變換：景物光經過第一個傅里葉透鏡在其后焦面生成了圖像的傅里葉頻譜，生成位置在如圖2中的頻譜面處；空間濾波：在生成的頻譜面上，即圖2中頻譜面處，放置精密針孔實現空間濾波，濾波高頻。通過調整小孔半徑的大小實現不同的截止頻率。選擇頻譜處的兩個針孔尺寸分別為A1、A2um(微米)；成像像面的圖像生成：在頻譜面后放置傅里葉透鏡，濾波后的頻譜再次經過傅里葉變換生成空間圖像，被工業相機采集，針對兩個不同尺寸的濾波器A1與A2，獲得圖像g1與g2，分別如圖3a與圖3b所示。2、視覺權重圖像生成。在工業相機獲取圖像后，將兩圖的灰度值相減并求絕對值，實現視覺權重圖的提取，獲得視覺權重圖。即獲得了圖3a與圖3b之后，利用S＝|g1-g2|就能獲取圖像的最終視覺權重圖像S，如圖3c所示。在本專利技術的圖例中，景物的距離d0比傅里葉透鏡焦距f大得多(10倍以上)，所用到的需要指明的設備或相關參數如下：采用本專利技術實施例的利用一種基于成像的視覺權重圖提取方法能快速穩定地對圖像進行處理，得到較好的視覺權重提取結果，請參考圖2與圖3a-3c，圖2中的景物為待分析的對象，圖3c為提取的視覺權重圖，將人眼感興趣的花朵區域較為完整地凸顯出來了。本專利技術雖然已以較佳實施例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于成像的視覺權重圖提取方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟(1)單光路雙傅里葉透鏡成像系統；對于景物，首先進行視覺權重圖提取的單光路雙傅里葉透鏡成像系統的構建，并進行濾波與采集獲取操作，最后利用工業相機獲取低通濾波圖像g1與g2；步驟(2)視覺權重圖的獲取；在工業相機獲取圖像后，將兩圖的灰度值相減并求絕對值，實現視覺權重圖的提取，獲得視覺權重圖；即在獲取g1與g2基礎上，利用S＝|g1?g2|就能獲取圖像的最終視覺權重圖像S。

【技術特征摘要】
1.一種基于成像的視覺權重圖提取方法，其特征在于，包括如下步驟：
步驟(1)單光路雙傅里葉透鏡成像系統；
對于景物，首先進行視覺權重圖提取的單光路雙傅里葉透鏡成像系統的
構建，并進行濾波與采集獲取操作，最后利用工業相機獲取低通濾波圖像g1與g2；
步驟(2)視覺權重圖的獲取；
在工業相機獲取圖像后，將兩圖的灰度值相減并求絕對值，實現視覺權
重圖的提取，獲得視覺權重圖；即在獲取g1與g2基礎上，利用S＝|g1-g2|就
能獲取圖像的最終視覺權重圖像S。
2.如權利要求1所述的一種基于成像的視覺權重圖提取方法，其特征
在于，步驟(1)中所述的構造單光路雙傅里葉透鏡成像系統，并進行圖像
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙巨峰，高秀敏，逯鑫淼，張輝朝，
申請(專利權)人：杭州電子科技大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33