一种评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度制造技术

本发明专利技术提供了一种评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度，用于对彩色图像的自动聚焦清晰度进行评价，其特征在于，包括如下步骤：S1，设定互补色小波组；S2，对彩色图像进行互补色小波分解，获取待测图像的每个互补色小波层中的每个矢量方向的方向子带，该方向子带包括四组互补色算子；S3，对方向子带进行融合计算，获取每个互补色小波层的每个矢量方向的融合子带；S4，根据融合子带获取最大系数能量，进而获取互补色小波组的层级最大能量；S5，根据融合子带获取扩散系数，进而获取每个互补色小波层的层级分布扩散度；S6，根据层级最大能量以及层级分布扩散度，获取待测图像的清晰度评价测度。度评价测度。度评价测度。

【技术实现步骤摘要】
一种评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度


[0001]本专利技术属于彩色图像自动聚焦
，具体是涉及一种评价彩 色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度。

技术介绍

[0002]在摄影摄像、视频监控、医学显微镜、机器人视觉等图像获取场 合，自动聚焦技术已经得到广泛使用。自动聚焦技术主要分为主动式 和/或被动式两类，主动式一般通过激光和红外等测距，并结合相关 数学模型实现聚焦，被动式则主要通过分析图像自有信息来实现焦点 的搜索调节。受聚焦硬件和/或其成本的限制，目前大多数自动聚焦 装置主要利用图像分析技术实现自动聚焦，而数字图像的清晰度评价 测度/方法则在其中起到了关键性作用。
[0003]图像的清晰度反映图像的细节，其测度/方法的最大/小值对应于 最佳的聚焦位置。目前数字图像的清晰度评价测度/方法主要分为三 类：1)统计类，这类方法主要利用像素点分布的丰富度和/或能量分 布的均匀度来表征清晰度，较为经典的方法有加权/关键像素点分布 的信息熵方法，像素点的能量熵方法等。然而，这类方法在聚焦图像 具有的统计柱(bin)较少时(如周期图像)，将出现评价失效的问题。2) 空域类，这类方法主要利用像素点之间的梯度、差分、方差和奇异值 等特征来表征清晰度。较为经典的方法有sobel梯度能量的Tenengrad 方法、灰度差分绝对之和(Sum Modulus Difference,SMD)的方法，可 变间距拉普拉斯(Sum Modified Laplacian,SML)的方法，显著区域奇异 值差异的方法等。这类方法虽然可弥补统计信息熵方法在周期图像中 失效的不足，但性能仍差强人意。3)变换域类，是目前认为的图像 质量特征提取最好的一类方法，这类方法利用变换域的高频分量来衡 量清晰度，较为经典的方法有基于DCT变换高频分量大小的清晰度评 价、基于小波变换高频能量/高低频能量比的清晰度评价方法等。
[0004]然而在报道文献中，现有的彩色图像自动聚焦清晰度评价测度/ 方法，不论是统计类，空域类还是变换域类，都是基于灰度图像的。 现有清晰度评价测度/方法针对彩色图像的处理技术大致可分为两 类。1)将彩色图像灰度化，在灰度信息的基础上进行清晰度评价。 这类方法因为彩色图像灰度化的过程，忽略颜色信息，可能丢失重要 的细节信息(如图6所示)。2)将清晰度评价方法分别应用到RGB三 通道，再通过某种合成的方法得到最终的彩色图像评价结果。这类方 法因为忽略通道分量之间的相互关系，可能造成细节评价的不准确， 以致难以进一步提升聚焦性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小 波测度/方法，以克服现有彩色图像自动聚焦清晰度评价测度/方法的 不足，从而进一步提升自动聚焦的性能。
[0006]本专利技术提出的评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度， 借助符合人类
视觉系统感知特性的互补色小波，将彩色图像的颜色、 亮度、方向和尺度等细节和各通道分量间的相互信息，利用等权融合 的互补色算子的层级最大能量，以及不同模糊程度彩色图像的融合互 补色子带分布差异，统一描述为可在多方向多尺度进行聚焦清晰度评 价的测度，从而取得优于现有方法的清晰度评价测度/方法的性能， 为解决上述问题，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]本专利技术借助于互补色小波变换(Complementary Color Wavelet Transform,CCWT)，提出一种基于互补色小波域层级最大能量和层级 分布扩散度的彩色图像清晰度评价测度/方法，称为M
CCWT
。本专利技术利 用互补色在人类视觉系统的感知特性，通过互补色算子的融合，将彩 色图像的颜色、亮度、方向和尺度等统一为一种多方向多尺度的融合 互补色度量。基于此，本专利技术将彩色图像作为一个整体进行处理，可 同时弥补现有两类彩色图像处理技术存在的问题，即不仅利用图像的 颜色信息，而且也考虑了RGB通道之间的相互关系。实验结果表明： 本专利技术优于现有文献报道的彩色图像自动聚焦清晰度的评价测度/方 法。
[0008]本专利技术提供了一种评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波 测度，用于对自动聚焦系统中待测彩色图像的清晰度进行评价，其特 征在于，包括如下步骤：
[0009]步骤S1，设定互补色小波组，互补色小波组包括多个互补色小 波层，每个互补色小波层具有八个矢量方向；
[0010]步骤S2，采用互补色小波组对待测彩色图像进行互补色小波分 解，获取待测彩色图像的每个互补色小波层中的每个矢量方向的互补 色算子子带，作为方向子带，该方向子带包括四组互补色算子；
[0011]步骤S3，对方向子带进行融合计算，获取每个互补色小波层的 每个矢量方向的融合子带；
[0012]步骤S4，根据融合子带获取相对应的最大系数能量，从而获取 每个互补色小波组的层级最大能量；
[0013]步骤S5，根据融合子带获取相对应的扩散系数，从而获取每个 互补色小波层的层级分布扩散度；
[0014]步骤S6，根据层级能量变化以及层级分布扩散度，获取待测彩 色图像的清晰度评价测度。
[0015]本专利技术提供了一种评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波 测度，还可以具有这样的特征，其中，互补色小波层为三种具有相对 相位差的二维互补色小波层，第j层的互补色小波层的矢量方向n所 对应的互补色小波为互补色小波层的矢量 方向n所对应的互补色小波基为R，G，B为待测彩色 图像的三色通道，互补色小波层的相位分别为 θ＝θ0,θ0+2π/3,θ0+4π/3，θ0＝0,2π/3,4π/3,相对相位差为 2π/3，矢量方向分别为n＝kπ/8,k＝1,2,3...,8。
[0016]本专利技术提供了一种评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波 测度，还可以具有这样的特征，其中，步骤S2包括如下子步骤：
[0017]步骤S2-1，通过互补色小波组对待测彩色图像的各通道分量分 别进行小波分解，获取相应的小波系数矢量，公式如下：
[0018][0019][0020][0021]r,g,b是彩色图像的通道分量，*表示卷积运算；
[0022]步骤S2-2，根据小波系数矢量，并结合待测彩色图像的各通道 之间的关系，获取方向子带，公式如下：
[0023][0024]R,G,B,W分别表示红-青，绿-品红，蓝-黄，黑-白四组互补色， 分别表示第j层的互补色小波层的矢量方向n上的 四组互补色算子子带。
[0025]本专利技术提供了一种评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波 测度，还可以具有这样的特征，其中，步骤S3中，根据互补色对人 眼视觉系统产生等量刺激的原理，对每个互补色小波层的每个矢量方 向上的方向子带通过等权的方式进行融合计算，公式如下：
[0026][0027](n＝kπ/8,k＝1,2,...,8)
[0028]·
＝R,G,B,W分别表示红-青，绿-品红，蓝-黄，黑-白四组互补 色，|
·
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度，用于对待测彩色图像的自动聚焦清晰度进行评价，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，设定互补色小波组，所述互补色小波组包括多个互补色小波层，每个所述互补色小波层具有八个矢量方向；步骤S2，采用所述互补色小波组对所述待测彩色图像进行互补色小波分解，获取所述待测彩色图像的每个所述互补色小波层中的每个所述矢量方向的互补色算子子带，作为方向子带，该方向子带包括四组互补色算子；步骤S3，对所述方向子带进行融合计算，获取每个所述互补色小波层的每个所述矢量方向的融合子带；步骤S4，根据所述融合子带获取相对应的最大系数能量，从而获取每个所述互补色小波组的层级最大能量；步骤S5，根据所述融合子带获取相对应的扩散系数，从而获取每个所述互补色小波层的层级分布扩散度；步骤S6，根据所述层级能量变化以及所述层级分布扩散度，获取所述待测彩色图像的清晰度评价测度。2.根据权利要求1所述的评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度，其特征在于：其中，所述互补色小波层为三种具有相对相位差的二维互补色小波层，第j层的所述互补色小波层的矢量方向n所对应的互补色小波为所述互补色小波层的所述矢量方向n所对应的互补色小波基为R，G，B为所述待测彩色图像的三色通道，所述互补色小波层的相位分别为θ＝θ0,θ0+2π/3,θ0+4π/3，θ0＝0,2π/3,4π/3，所述相对相位差为2π/3，所述矢量方向分别为n＝kπ/8,k＝1,2,3...,8。3.根据权利要求2所述的评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度，其特征在于：其中，步骤S2包括如下子步骤：步骤S2-1，通过所述互补色小波组对所述待测彩色图像的各通道分量分别进行小波分解，获取相应的小波系数矢量，公式如下：解，获取相应的小波系数矢量，公式如下：解，获取相应的小波系数矢量，公式如下：r,g,b是彩色图像的通道分量，*表示卷积运算；步骤S2-2，根据所述小波系数矢量，并结合所述待测彩色图像的各通道之间的关系，获取所述方向子带，公式如下：
R,G,B,W分别表示红-青，绿-品红，蓝-黄，黑-白四组互补色，分别表示第j层的互补色小波层的矢量方向n上的四组互补色算子子带。4.根据权利要求2所述的评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度，其特征在于：其中，所述步骤S3中，根据互补色对人眼视觉系统产生等量刺激的原理，对每个所述互补色小波层的每个所述矢量方向上的方向子带通过等权的方式进行融合计算，公式如下：
·
＝R,G,B,W分别表示红-青，绿-品红，蓝-黄，黑-白四组互补色，|
·
|表示取每个方向子带的绝对值，为第j层的互补色小波层的矢量方向n上的融合子带。5.根据权利要求2所述的评价彩色图像自动聚焦清晰度的互补色小波测度，其特征在于：其中，所述步骤S4包括如下子步骤：步骤S4-1，对所述互补色小波层的所述矢量方向上的所述融合子带内的系数进行能量值计算，获取所述融合子带内的任意位置点的系数能量；步骤S4-2，根据所述系数能量，获取对应的所述融合子带的子带能量最大值；步骤S4-3，对所述互补色小波层的八个所述矢量方向上的所述融合...

【专利技术属性】
技术研发人员：周汶，张建秋，李旦，
申请(专利权)人：珠海复旦创新研究院，
类型：发明
国别省市：