專利名稱：用于圖像采集和轉(zhuǎn)換的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于圖像采集和轉(zhuǎn)換的方法。本發(fā)明還涉及圖像采集裝置和計(jì)算機(jī)程序廣品。
背景技術(shù)：
圖Ia示出了照相機(jī)或其他成像系統(tǒng)的簡化架構(gòu)。該照相機(jī)包括將入射光聚焦到圖像傳感器2的平面上的透鏡1，該圖像傳感器2包括成排或成陣列布置的多個像素20。圖像傳感器中的每個像素20收集光子，并且將它們轉(zhuǎn)換成模擬電信號，繼而再由量化器(諸如，A/D轉(zhuǎn)換器)將其量化成例如I位、8位或12位。擊中像素的光子數(shù)目可以通過泊松(Poisson)過程進(jìn)行建摸。可以在每個像素中或者在由多個像素共享的讀出電路中提供量化器。圖像傳感器可以被認(rèn)為是采樣設(shè)備，其在給定曝光時間期間并且在空間區(qū)域上對光強(qiáng)場的積分函數(shù)進(jìn)行采樣。照相機(jī)中最重要的參數(shù)之一是像素的大小，其確定空間采樣間隔。由于衍射極限，瑞利判據(jù)給出了理想透鏡的最小空間分辨率。透鏡I的脈沖響應(yīng)是點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)(PSF)，如圖2中所示的P(x)。由于透鏡具有像差，并且由于即便利用理想透鏡也存在衍射，因此點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)不是狄拉克S函數(shù)；相反，該透鏡充當(dāng)具有大于零的最小空間分辨率的低通濾波器。圖3中示出了作為示例的透鏡模型。透鏡之前的光強(qiáng)場為入(X)，其中X表示空間指數(shù)。由于透鏡的低通效應(yīng)，該透鏡之后的光強(qiáng)場是頻帶受限的并且等于入(X)*P(X)，(*是卷積運(yùn)算符)。由于CMOS技術(shù)中的規(guī)模效應(yīng)，在消費(fèi)者照相機(jī)和其他成像裝備中使用的像素大小的現(xiàn)狀是通常小于透鏡的最小空間分辨率。在這種情況下，圖像傳感器充當(dāng)過采樣設(shè)備并且產(chǎn)生比在由透鏡限制頻帶之后圖像信號的帶寬所需的樣本更多的樣本。此外，在被稱作超高畫質(zhì)像素(gigapixel)照相機(jī)(或超高畫質(zhì)像素數(shù)字電影)中也已知使用了大量過采樣因子。超高畫質(zhì)像素照相機(jī)的圖像傳感器具有類似于對數(shù)函數(shù)的非線性響應(yīng)，這使得它們非常適于采集高動態(tài)范圍的場景。此外，超高畫質(zhì)像素照相機(jī)通常在每個像素都具有單個光子檢測器，其由于高敏感性光子檢測機(jī)制而在低光照條件下減少曝光時間。超高畫質(zhì)像素照相機(jī)可以用于拍攝視頻或照片或者通常任意種類的圖像，例如包括使用X射線或除了光之外的其他波長的醫(yī)學(xué)圖像。通常，超高畫質(zhì)像素照相機(jī)中的像素具有用于將每個像素的輸出轉(zhuǎn)換成ニ進(jìn)制值(黑或白)的I位量化器。因此，由超高畫質(zhì)像素傳感器輸出的圖像具有非常高的空間分辨率，但是在每個像素只有2個層級，例如只有兩個灰度級。因此，需要處理單元以便將超高畫質(zhì)像素傳感器的高分辨率、ニ進(jìn)制輸出轉(zhuǎn)換成具有較低分辨率但是具有更多灰度級的圖像信號。根據(jù)ー個方面，本發(fā)明因此涉及圖像轉(zhuǎn)換，具體地涉及用于基于過采樣的數(shù)字信號對多級圖像的估計(jì)進(jìn)行重構(gòu)的方法。在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及高分辨率ニ進(jìn)制圖像信號向較低分辨率多級信號的轉(zhuǎn)換。在另ー些實(shí)施方式中，本發(fā)明還涉及多級圖像信號向在每個或某些像素具有不同數(shù)目的層級和/或具有不同分辨率的另一信號的轉(zhuǎn)換。所有實(shí)施方式可以用于由任意圖像傳感器輸出的1D、2D或N-D圖像信號的轉(zhuǎn)換。圖4示意性地圖示了圖像傳感器2。該傳感器的作用是對通過透鏡I的入射光進(jìn)行采樣。由第k個像素生成的電子的數(shù)目Sk取決于沖擊到該像素上的光子的數(shù)目。例如，如果像素的量子效率為“1”，則由像素20生成的電子的數(shù)目等于由該像素接收的光子的數(shù)目。在曝光時間T期間，并且像素寬度為Ax，由第K個像素生成的電子的數(shù)目Sk服從具有參數(shù)&的泊松分布，其中又是在曝光時間期間由該像素生成的電子的平均數(shù)目。該
分布可以被寫成P[Sk =i] = e-も^
如圖4中所示，由圖像傳感器2遞送的值是透鏡之后信號\ (x)*P(x)與核心函數(shù)
X. , +X1,
f(x)的卷積，隨后是在X=的結(jié)果函數(shù)的采樣。繼而，使用量化器來對電子
的數(shù)目進(jìn)行量化并且產(chǎn)生同樣作為隨機(jī)變量的像素值Bk
rQ1-I ~
PlBfc = 0] = J] e-Afc i=o
FlBk = 1I= ￡ e-Afc ^た=I 2 K
\i=Qi，た，，. ■，兄
P[執(zhí)=L-I]= E e-^
ki=Q L — i第k個像素的起始位置是Xk+并且結(jié)束位置是XK。因此，由該像素接收的光的估
值忑為
/* ^I
Xk = rX(x) * V(x)dx = tX(x) * 卩(x) * f(x) * S(x — —~~—)Jxk-I2在量化之后，圖像傳感器2產(chǎn)生ー組數(shù)值B =…，A]1",,'，b = [bi，b2，…，bK]T是隨機(jī)變量B的實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明的ー個目的在于在給定那些經(jīng)量化的像素值的情況下產(chǎn)生光強(qiáng)場ズ(X)的估計(jì)。具體地，本發(fā)明的目的在于基于過采樣圖像傳感器(S卩，具有空間和/或時間頻率大于if X)的尼奎斯特率的圖像傳感器)的輸出來獲取光強(qiáng)場A(X)在超高畫質(zhì)像素傳感器的特別情況下，本發(fā)明的目的在于使用由傳感器輸出的ニ進(jìn)制、更高分辨率圖像來重構(gòu)傳統(tǒng)圖像(具有灰度級)?，F(xiàn)有技術(shù)中已知用于根據(jù)由過采樣照相機(jī)(諸如，超高畫質(zhì)像素照相機(jī))拍攝的經(jīng)量化測量對圖像進(jìn)行重構(gòu)的重構(gòu)方法。例如，已知對由塊中鄰接像素遞送的信號相加或者求平均。在超高畫質(zhì)像素照相機(jī)的情況下，已經(jīng)例如建議通過對鄰近像素的塊中的ニ進(jìn)制值B進(jìn)行求和來產(chǎn)生指示灰度級的多值信號。還已知基于對圖像傳感器的輸出進(jìn)行低通濾波和降采樣的其他方法。該處理通常在圖像傳感器的讀出電路中完成，或者可以通過照相機(jī)中或計(jì)算機(jī)中的任意數(shù)字圖像處理系統(tǒng)或者接收和處理所采集圖像的其他處理系統(tǒng)來完成。該現(xiàn)有技術(shù)方法的問題是通過低通濾波和降采樣對圖像進(jìn)行重構(gòu)的性能不佳，或者至少不是最優(yōu)的?，F(xiàn)有技術(shù)的圖像傳感器中的一個困難是確定由量化器用來在層級之間進(jìn)行區(qū)分的閾值4。例如，當(dāng)光強(qiáng)大時，具有大閾值Q1的超高畫質(zhì)像素照相機(jī)工作起來比具有小閾 值的超高畫質(zhì)像素照相機(jī)更好。當(dāng)光強(qiáng)小時，具有小閾值Q1的超高畫質(zhì)像素照相機(jī)工作起來比具有大閾值的超高畫質(zhì)像素照相機(jī)更好。產(chǎn)生多級圖像的圖像傳感器同樣存在相同的困難。因此，需要一種基于由圖像傳感器生成的量化值來遞送更高質(zhì)量的圖像并且產(chǎn)生對入射光場的更好估計(jì)的改進(jìn)的圖像采集和重構(gòu)方法和裝置。還需要改進(jìn)用于根據(jù)由照相機(jī)拍攝的量化測量來對圖像進(jìn)行重構(gòu)的重構(gòu)算法的速度。還需要一種重構(gòu)方法，其中當(dāng)圖像在多個曝光下捕捉或者具有大量空間過采樣時，計(jì)算復(fù)雜度沒有顯著增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的重構(gòu)方法和裝置部分基于對采樣理論的新穎使用。通過該理論可以根據(jù)以如下尼奎斯特率的樣本j = 1,2,…，J對估計(jì)的光強(qiáng)場I(X)進(jìn)行完美重構(gòu)，該尼奎斯特率為
JA(rr) = ^ がい ~ xj)
.7 = 1 其中^ j = 1,2,…，J是以尼奎斯特率的估計(jì)的光強(qiáng)場I(X)的樣本，ct (X)是核心函數(shù)，以及Xj是針對第j個像素的采樣位置。過采樣率為N =T考慮采樣位置xk，k = 1，2，…，K，先前的表達(dá)式可以以數(shù)字形式書寫為
J
Xk ^〉'Ij<!>n{xk — Xj)
.7-1o基于當(dāng)像素大小Ax由因子N改變時，核心函數(shù)僅需要由該比例因子改變的假設(shè)，由于核心函數(shù)經(jīng)常不是理想的函數(shù)而僅是近似，因此在上文等式中使用符號“ ”。因此，根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，上文提到的目標(biāo)通過以下方法實(shí)現(xiàn)，其中圖像信號的轉(zhuǎn)換不僅是如現(xiàn)有技術(shù)中的一系列低通濾波和降采樣操作；相反，該轉(zhuǎn)換被認(rèn)為是根據(jù)數(shù)字樣本值對信號的重構(gòu)，例如根據(jù)以尼奎斯特率之上的采樣速率取得的數(shù)字值，并且考慮了整個光學(xué)和電子系統(tǒng)的屬性(尤其是透鏡的屬性)對信號進(jìn)行重構(gòu)。上文提到的目的還可以通過用于圖像采集和轉(zhuǎn)換的方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括-通過采集透鏡對圖像進(jìn)行低通濾波(或者更通常地利用轉(zhuǎn)移函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)變)，-使用圖像傳感器通過升采樣因子從所述低通濾波圖像中產(chǎn)生具有第一分辨率的升采樣圖像，-通過圖像處理電路將所述升采樣圖像轉(zhuǎn)換成具有比所述第一分辨率更低的第二分辨率的多級圖像，其中所述轉(zhuǎn)換步驟取決于所述透鏡的所述低通濾波以及取決于所述升采樣因子。重構(gòu)取決于透鏡的轉(zhuǎn)移函數(shù)以及取決于過采樣因子，從而產(chǎn)生對整個系統(tǒng)的優(yōu)化以及產(chǎn)生改進(jìn)的圖像質(zhì)量。 由重構(gòu)過程遞送的輸出典型是多級圖像，S卩，在每個像素具有不止兩個不同的可能值的圖像，諸如，灰度或彩色圖像。在一個實(shí)施方式中，升采樣圖像通過輸出ニ進(jìn)制升采樣圖像的超高畫質(zhì)像素圖像傳感器產(chǎn)生。在一個實(shí)施方式中，傳感器量化器包括空間上變化的布置。例如，在I位量化器的情況下，傳感器上的ー組像素可以具有閾值Q1 = 1，并且其余的像素可以具有更高的閾值，或者各種不同的閾值。有利地，向多級圖像的轉(zhuǎn)換通過執(zhí)行最大似然估計(jì)方法的方法和電路完成。根據(jù)ー個方面，本發(fā)明基于負(fù)的負(fù)對數(shù)似然函數(shù)是凸函數(shù)的發(fā)現(xiàn)；這在量化器的閾值Q為“ 1”，而且還在該閾值不同于“ 1”，并且量化器具有多個用于產(chǎn)生多級測量值B的閾值時尤其如此。因此，可以使用凸優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)最佳解決方案。在一個實(shí)施方式中，向每個采集的圖像提供至少兩個曝光，從而產(chǎn)生時間過采樣并且產(chǎn)生甚至更多的用于每個圖像的樣本。描述了允許使用多個曝光而不顯著増加計(jì)算復(fù)雜度的方法。根據(jù)ー個方面，重構(gòu)方法使用基于濾波器組技術(shù)的最大似然方法以用于計(jì)算梯度以及負(fù)對數(shù)似然函數(shù)的海森矩陣和向量的乘積。對濾波器組技術(shù)的使用產(chǎn)生快速處理。有利地，使用信號和運(yùn)算符的多相表示或者另ー改進(jìn)的表示，以便提高計(jì)算速率。根據(jù)本發(fā)明的方法的重要優(yōu)勢在于允許對利用并且取決于透鏡的低通濾波函數(shù)和超高畫質(zhì)視覺(gigavision)傳感器的升采樣函數(shù)的圖像進(jìn)行重構(gòu)。有利地，對根據(jù)由傳感器輸出的測量對圖像進(jìn)行重構(gòu)可以通過DSP元件、FPGA組件、通過照相機(jī)內(nèi)或計(jì)算機(jī)中的微處理器或微控制器完成。例如，該方法中使用的最大似然估計(jì)可以通過此列表或者通過任意其他適當(dāng)?shù)挠布蜍浖b置執(zhí)行。出于此目的，在圖像處理期間的圖像加工程序考慮了照相機(jī)的傳感器和透鏡。在另ー實(shí)施方式中，重構(gòu)通過照相機(jī)外部的圖像處理裝置完成，例如通過由接收并處理由照相機(jī)輸出的圖像文件的計(jì)算機(jī)或IT裝備執(zhí)行的圖像處理軟件完成。本發(fā)明還涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其有形并永久存儲用于使處理系統(tǒng)執(zhí)行本申請中所述方法的計(jì)算機(jī)程序。


通過對由附圖所示并通過示例給出的對實(shí)施方式的描述將更好地理解本發(fā)明，其中圖Ia示出了照相機(jī)的簡化架構(gòu)。入射光由透鏡聚焦繼而沖擊到圖像傳感器上。之后，圖像傳感器中的每個像素將接收的光子轉(zhuǎn)換成電子。圖Ib示出了包括照相機(jī)和附加圖像處理裝置的圖像采集裝置的簡化架構(gòu)。圖2示出了透鏡的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的示例。圖3示出了透鏡的模型。該透鏡被建模成具有脈沖響應(yīng)PU)的線性系統(tǒng)。通過透鏡的光強(qiáng)場\ (x)的結(jié)果是\ (X)*P(X)。圖4示出了使用具有層級Qp的L級量化器來對多個電子進(jìn)行量化并且產(chǎn) 生像素值Bk，k= 1,2,…，K的圖像傳感器的模型。圖5示出了針對本發(fā)明的照相機(jī)的模型示例。Y = [Y1, Y2,…，h]T是以尼奎斯特率的I(X)的樣本。N是升采樣因子。g[n]是低通濾波器。A =[スス，…，Ijt是；(x)的過采樣的樣本。B = [B1, B2,，BkJt是量化像素值，b = [bj, b2,，bK]T是B的實(shí)現(xiàn)。タ=[んタ2，…,タj f是X)的重構(gòu)值。圖6不出了升米樣和低通濾波運(yùn)算符G。圖7示出了用于低通濾波和降采樣的運(yùn)算符GT。圖8示出了計(jì)算L( Y )的海森矩陣Hv乘以向量V的圖表。g[n]和g[_n]是低通濾波器。圖9示出了序列x[k](左)和濾波器g[k](右)的多相表示。圖10示出了 I-D合成信號Y的示例。圖11示出了使用過采樣因子N= 100并且曝光時間T = I的升采樣和低通濾波信號i的示例。圖12示出了通過具有閾值Q1 = I、過采樣因子N= 100并且總曝光時間t = I的照相機(jī)生成的ニ進(jìn)制序列的示例。圖13示出了使用閾值Q1 = I、過采樣因子N= 100、曝光次數(shù)M= I并且曝光時間T = I的I-D合成信號Y以及估計(jì)信號タ的示例。
具體實(shí)施例方式為了簡化起見，將更詳細(xì)地描述ー維(I-D)傳感器陣列的具體情況。所有結(jié)果及論述可以擴(kuò)展至ニ維(2-D)情況，或者甚至擴(kuò)展到N維情況，其中附加的維度可以對應(yīng)于例如由三維圖像傳感器或由照相機(jī)的網(wǎng)絡(luò)提供的深度(到圖像傳感器的距離)。此外，該方法和裝置可以用于處理靜態(tài)圖像，諸如照片和/或視頻圖像。圖Ib中示出了成像采集裝置的簡化架構(gòu)。該系統(tǒng)包括類似于關(guān)于圖Ia描述的照相機(jī)，包括透鏡I和具有像素20的圖像傳感器2。透鏡和圖像傳感器可以集成在一起(如在許多緊湊型照相機(jī)中)，或者可拆卸(如在反射式照相機(jī)中)。該透鏡可以是用于實(shí)現(xiàn)超薄照相機(jī)的透鏡陣列。在一個示例中，每個像素被置于雪崩光電ニ極管周圍并且充當(dāng)單個光子檢測器。還可以使用傳統(tǒng)的圖像傳感器(諸如CMOS或CCD圖像圖像傳感器)，以及能夠在接收電磁信號時產(chǎn)生電荷的紅外、X射線或者其他傳感器。參考標(biāo)號22示出了用于將像素的輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字值的量化器電路。該量化器可以是每個像素的一部分；在這種情況下，像素直接遞送數(shù)字值，例如取決于在曝光時間期間接收的光子數(shù)目的ニ進(jìn)制值或整數(shù)值。在另ー實(shí)施方式中，量化器電路是布置用于處理和量化由多個像素輸出的信號的讀出電路的一部分。若干量化器電路可以與ー個單個圖像傳感器相關(guān)聯(lián)。在一個實(shí)施方式中，姆個量化器具有ー個單個閾值Q ;在這種情況下，由量化器遞送的輸出信號是ニ進(jìn)制，并且其值在由像素產(chǎn)生的電子數(shù)目超過這ー閾值時為1，否則為O0在另ー實(shí)施方式中，量化器是具有多個層級的L級量化器4 ;層級之間的閾值可以是等距或者不是等距，并且量化產(chǎn)生指示K個像素中的每個像素的灰度級的多級像素值Bk，k= 1，2，…，K。如稍后所述，具有不同數(shù)目的閾值和/或具有閾值之間的不同距離的不同量化器可以與ー個單個圖像傳感器相關(guān)聯(lián)。圖Ib中的參考23示出了用于處理由量化器22遞送的經(jīng)量化像素值B的處理電路。處理電路可以置于微處理器、微控制器、數(shù)字處理電路、FPGA、ASIC等周圍。處理電路被連接到存儲器(例如，半永久存儲器25 (諸如例如用于存儲由處理電路(bios)執(zhí)行的軟件以及由處理電路23遞送的經(jīng)處理的圖像的快閃存儲器))。處理單元執(zhí)行用于使用下文所述的重構(gòu)方法將由圖像傳感器22遞送的圖像信號轉(zhuǎn)換成較低分辨率圖像文件的程序或函數(shù)。那些重構(gòu)方法還可以通過在照相機(jī)外部(例如，在個人計(jì)算機(jī)7、工作站、服務(wù)器或者能夠接收和處理由圖像傳感器產(chǎn)生的過采樣樣本的其他IT系統(tǒng)中)執(zhí)行的程序完整地或部分地執(zhí)行。由于重構(gòu)取決于透鏡的轉(zhuǎn)移函數(shù)以及由圖像傳感器使用的過采樣因子，因此執(zhí)行重構(gòu)的處理電路23需要知道那些參數(shù)。如果透鏡沒有和這ー處理電路集成在一起，則所使用的透鏡類型或其轉(zhuǎn)移函數(shù)可以被指示為圖像文件中的元數(shù)據(jù)，或者由用戶輸入，或者例如從知識數(shù)據(jù)庫獲取或者預(yù)先已知。過采樣因子通常可以例如通過確定樣本b的數(shù)目來從圖像文件中獲取。圖5是本發(fā)明的裝置的另ー框圖。光強(qiáng)場Y = [Y1, Y2，…，h]T由照相機(jī)傳感器2以因子N在空間上(和/或時間上)進(jìn)行升采樣并且由對應(yīng)于透鏡I的低通濾波器g[n]進(jìn)行濾波，從而產(chǎn)生ioo的過采樣樣本=A，忑。在圖像傳感器的輸出處的光強(qiáng)場I與透鏡之前的光強(qiáng)場Y之間的關(guān)系可以被寫作I ニG/,其中G= [gl，g2，…，gK]T是表示升采樣和低通濾波運(yùn)算符的KXJ矩陣，如圖6中所示。量化像素值B繼而由量化器22生成。最終，重構(gòu)算法由照相機(jī)中或數(shù)字處理系統(tǒng)中的數(shù)字處理裝置23執(zhí)行以用于獲得對光強(qiáng)場r =[んタ2, ,六]T的估計(jì)。重構(gòu)的目的在于計(jì)算對光強(qiáng)場的估計(jì)タ。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，由數(shù)字處理裝置23執(zhí)行的重構(gòu)方法使用最大似然估計(jì)量(MLE)，或者其他最大似然估計(jì)裝置，以用于解決該重構(gòu)問題以及用于計(jì)算&
7 = argmaxIP 7J
、權(quán)利要求
1.一種用于圖像采集和轉(zhuǎn)換的方法，包括 -通過采集透鏡對圖像進(jìn)行低通濾波， -使用圖像傳感器通過升采樣因子從所述低通濾波圖像中產(chǎn)生具有第一分辨率的升采樣圖像， -通過圖像處理電路將所述升采樣圖像轉(zhuǎn)換成具有比所述第一分辨率更低的第二分辨率的多級圖像， 其中所述轉(zhuǎn)換取決于所述透鏡的所述低通濾波以及取決于所述升采樣因子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述升采樣圖像通過輸出ニ進(jìn)制升采樣圖像的超高畫質(zhì)像素圖像傳感器產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述轉(zhuǎn)換包括基于所述低通濾波圖像計(jì)算光強(qiáng)場的估計(jì)(Y ),并且其中最大似然估計(jì)量(MLE)用于計(jì)算所述估計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括使用用于計(jì)算所述最大似然估計(jì)量的牛頓方法或修改的牛頓方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中一個圖像根據(jù)產(chǎn)生時間過采樣的多個連續(xù)曝光進(jìn)行重構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中使用信號和/或運(yùn)算符的多相表示以便提高所述計(jì)算速度。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，包括執(zhí)行共軛梯度方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中之一所述的方法，包括在相同圖像傳感器上使用具有各種光敏閾值的像素。
9.ー種圖像采集裝置，包括 -透鏡，其具有低通濾波功能， -具有第一分辨率的圖像傳感器，其通過升采樣因子產(chǎn)生升采樣圖像， -圖像處理電路，用于將所述圖像轉(zhuǎn)換成具有比所述第一分辨率更低的第二分辨率的多級圖像， 其中所述圖像處理電路取決于所述透鏡的所述低通濾波功能以及取決于所述升采樣因子。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像采集裝置，其中所述圖像傳感器是布置用于產(chǎn)生ニ進(jìn)制升采樣圖像的ニ進(jìn)制傳感器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像采集裝置，其中所述圖像處理電路被布置用于基于所述低通濾波圖像計(jì)算光強(qiáng)場的估計(jì)，所述裝置包括布置用于計(jì)算所述估計(jì)的最大似然估計(jì)量(MLE)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像采集裝置，包括濾波器組，其布置用于計(jì)算梯度以及負(fù)對數(shù)似然函數(shù)的海森矩陣和向量的乘積。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像采集裝置，布置用于根據(jù)多個連續(xù)曝光對ー個圖像進(jìn)行重構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像采集裝置，其中所述裝置是靜態(tài)或視頻照相機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像采集裝置，其中所述圖像傳感器包括具有各種光敏閾值的像素模式。
16.一種用于信號處理的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含可執(zhí)行下述步驟的指令 對由圖像傳感器產(chǎn)生的具有第一分辨率的升采樣圖像進(jìn)行處理，以將所述圖像轉(zhuǎn)換成具有比所述第一分辨率更低的第二分辨率的多級圖像，其中所述圖像傳感器通過升采樣因子對由透鏡采集的圖像進(jìn)行升采樣， 其中所述轉(zhuǎn)換步驟取決于所述透鏡的低通濾波以及取決于所述升采樣因子。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述圖像處理電路執(zhí)行最大似然估計(jì)量(MLE)方法。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中向每個采集的圖像提供至少兩個曝光。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中所述指令可由照相機(jī)中的處理器執(zhí)行。
20.一種用于根據(jù)由圖像傳感器進(jìn)行的測量對圖像進(jìn)行重構(gòu)的方法，包括 通過透鏡對光強(qiáng)場進(jìn)行濾波并且通過圖像傳感器對所述光強(qiáng)場進(jìn)行升采樣，以便獲得過采樣的光強(qiáng)值， 處理所述過采樣的光強(qiáng)值以便使用最大似然估計(jì)量生成重構(gòu)的圖像。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中當(dāng)所述圖像傳感器的閾值被歸ー化為I時，所述處理利用所述最大似然估計(jì)量的負(fù)對數(shù)似然函數(shù)的凸性，以便使用用于解決凸優(yōu)化問題的快速算法。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述圖像傳感器是產(chǎn)生ニ進(jìn)制圖像的ニ進(jìn)制圖像傳感器。
23.一種用于根據(jù)ニ進(jìn)制測量對圖像進(jìn)行重構(gòu)的系統(tǒng)，包括 第一低通濾波器和升采樣圖像傳感器，用于通過升采樣因子對所采樣的光強(qiáng)因子值進(jìn)行升采樣，以便獲得過采樣的光強(qiáng)值， 電路，用于處理所述過采樣的光強(qiáng)值，以便使用最大似然估計(jì)量生成重構(gòu)的圖像。
全文摘要
一種用于圖像采集和轉(zhuǎn)換的方法，包括通過采集透鏡對圖像進(jìn)行低通濾波；使用圖像傳感器通過升采樣因子從所述低通濾波圖像中產(chǎn)生具有第一分辨率的升采樣圖像；通過圖像處理電路將所述升采樣圖像轉(zhuǎn)換成具有比所述第一分辨率更低的第二分辨率的多級圖像，其中所述轉(zhuǎn)換取決于所述透鏡的所述低通濾波以及取決于所述升采樣因子。適應(yīng)于超高畫質(zhì)像素傳感器和傳統(tǒng)圖像傳感器。
文檔編號G06T5/00GK102792671SQ201180006480
公開日2012年11月21日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月19日
發(fā)明者M·維特爾利, 楊峰, 魯岳 申請人:拉姆伯斯公司