CN110460765A - 空间频率响应曲线的获取方法、装置及电子设备 - Google Patents

空间频率响应曲线的获取方法、装置及电子设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种空间频率响应曲线的获取方法、装置及电子设备，该空间频率响应曲线的获取方法包括：获取输入图像中的感兴趣区域；对所述感兴趣区域进行滤波，获取边沿亚像素信息；依据所述边沿亚像素信息得到边扩展函数；根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线。本发明实施例在获取边扩展函数之前对感兴趣区域的原始边沿数据进行了边沿保护的滤波处理，较好的抑制随机噪声造成的像素值波动。相对于其它滤波方式，该方法具有较好的边沿保护作用，在边沿提取的过程中能更有效的反应边沿的真实信息。

Description

空间频率响应曲线的获取方法、装置及电子设备
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种空间频率响应曲线的获取方法、装置及电子设备。
背景技术
随着手机相机相关技术的日益更新，消费者对手机相机画质的需求越来越高。镜头，CMOS传感器，以及ISP等模块均是影响图像最终画质的关键因素。其中镜头的好坏对其之后的处理有很大的影响，例如像素接受光信号强弱，噪声形态，锐利度等。光学系统对成像过程存在物理上的约束限制，光学传递函数随着空间频率的增加逐渐衰减。因此如何衡量镜头，CMOS传感器乃至整个光学成像系统的好坏已经成为一个重要的话题，其中锐利度是画质好坏的一个重要指标。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
通常图像边缘锐利度可以通过空间频率响应计算得出，但是由于图像本身在光学成像，采样，插值等信号处理过程中会造成最终获得的图像中边缘信号与实际边缘信号有所差异，往往在边沿信号处的噪声容易对边缘信号拟合造成较大干扰。
发明内容
本发明实施例的主要目的是至少部分的解决以上的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种空间频率响应曲线的获取方法，包括：
获取输入图像中的感兴趣区域；
对所述感兴趣区域进行滤波，获取边沿亚像素信息；
依据所述边沿亚像素信息得到边扩展函数；
根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线。
可选的，所述对所述感兴趣区域进行滤波，包括：
通过LTE滤波和指导滤波相结合的方法对所述感兴趣区域进行滤波。
可选的，所述获取边沿亚像素信息，包括：
根据对所述感兴趣区域滤波后的像素向预估边沿垂线做投影，获取边沿亚像素信息。
可选的，依据所述边沿亚像素信息得到边扩展函数，包括：
根据所述边沿亚像素信息获取边沿采样数据点；
对所述边沿采样数据点进行局部多项式你和得到边扩展函数。
可选的，所述根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线，包括：
对所述边扩展函数进行一阶求导获取线扩展函数；
对所述线扩展函数进行FFT变换获取空间频率响应曲线。
第二方面，本发明实施例还提供了一种空间频率响应曲线的获取装置，包括：
区域获取模块，用于获取输入图像中的感兴趣区域；
信息获取模块，用于对所述感兴趣区域进行滤波，获取边沿亚像素信息；
函数获取模块，用于依据所述边沿亚像素信息得到边扩展函数；
曲线获取模块，用于根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线。
可选的，所述信息获取模块，用于：
通过LTE滤波和指导滤波相结合的方法对所述感兴趣区域进行滤波。
可选的，所述信息获取模块，用于：
根据对所述感兴趣区域滤波后的像素向预估边沿垂线做投影，获取边沿亚像素信息。
可选的，所述函数获取模块，用于：
根据所述边沿亚像素信息获取边沿采样数据点；
对所述边沿采样数据点进行局部多项式你和得到边扩展函数。
可选的，所述曲线获取模块，用于：
对所述边扩展函数进行一阶求导获取线扩展函数；
对所述线扩展函数进行FFT变换获取空间频率响应曲线。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，所述设备包括至少一个处理器和一个存储器，所述存储器耦接至所述处理器；所述处理器被配置为执行所述存储器中存储的计算机指令；所述存储器在执行所述计算机指令时，执行如上述第一方面所述的方法。
本发明实施例提供的空间频率响应曲线的获取方法、装置及电子设备，在获取边扩展函数之前对感兴趣区域的原始边沿数据进行了边沿保护的滤波处理，较好的抑制随机噪声造成的像素值波动。相对于其它滤波方式，该方法具有较好的边沿保护作用，在边沿提取的过程中能更有效的反应边沿的真实信息。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的空间频率响应曲线的获取方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例提供的获取感兴趣区域的示意图；
图3为本发明一实施例提供的获取边沿亚像素信息的示意图；
图4为本发明一实施例提供的采用亚像素信息的边沿信息示意图；
图5为本发明一实施例提供的未采用亚像素信息的边沿信息示意图；
图6为本发明一实施例提供的空间频率响应曲线的获取装置的结构示意图；
图7为本发明一实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种空间频率响应曲线的获取方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤：
101、获取输入图像中的感兴趣区域；
本实施例中的感兴趣区域(Region Of Interest，简称ROI)，如图2所示的框选区域A，选取区域应当黑白区域占比相当。
102、对所述感兴趣区域进行滤波，获取边沿亚像素信息；
其中，通过LTE滤波和指导滤波相结合的方法对所述感兴趣区域进行滤波，通过空间滤波的方式平滑图像中边沿信息，但由于大多数线性滤波器容易造成边沿信号的损失，因此本方法采用了一种对边沿具有较好保护作用的滤波方法。
获取边沿亚像素信息，包括：
根据对所述感兴趣区域滤波后的像素向预估边沿垂线做投影，获取边沿亚像素信息。
103、依据所述边沿亚像素信息得到边扩展函数；
104、根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线。
本实施例的方法在获取边扩展函数之前对感兴趣区域的原始边沿数据进行了边沿保护的滤波处理，较好的抑制随机噪声造成的像素值波动。相对于其它滤波方式，该方法具有较好的边沿保护作用，在边沿提取的过程中能更有效的反应边沿的真实信息。
在上述步骤104中根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线，包括：
对所述边扩展函数进行一阶求导获取线扩展函数；
对所述线扩展函数进行FFT变换获取空间频率响应曲线。
下面通过一个实施例对上述方法进行举例说明。
S201、获取输入图像中的感兴趣区域，即斜边图像
如下图2所示框取ROI区域,选取区域应当黑白区域占比相当。
S202、边沿亚像素信提取
(1)对ROI区域进行滤波处理
通过空间滤波的方式平滑图像中边沿信息，但由于大多数线性滤波器容易造成边沿信号的损失，因此本实施例的方法采用了一种对边沿具有较好保护作用的滤波方法。本方法主要基于SURE-LET以及指导滤波相结合的方法。实现方法如下所示：
1.1、在一个局部区域内假设所有该感兴趣区域内的输出是该区域内所有输入的仿射变换。
其中，ai，bi代表系数，R代表非空集合，Wi代表局部窗口区域(即步骤102中的感兴趣区域)，代表局部窗口区域中滤波后的图像数据，代表Wi中的输入图像数据。
1.2、在每一个局部区域内，确定该变换的最优系数ai，bi。SURE具体表达式可见式1.2.1。将式1.1.1式带入式1.2.1式可得式1.2.2表达式。为了得到最优系数ai，bi，对式1.2.2式求ai，bi的一阶偏导(1.2.3)。分别为局部区域ωi中输入数据的平均值和方差。由于ai被约束为非负数，因此式1.2.3最终形式如式1.2.4中所示。
其中，代表区域中无偏差估计的值，N代表局部窗口区域中的像素总和，y代表没有噪声的信号和噪声信号后的实际信号，x代表没有噪声干扰的信号。
将式1.1.1带入到式1.2.1得到如下式：
其中，Nω代表局部窗口区域中Wi中像素总和。
其中，代表公式1.1.1中的系数，代表一个极小的常数值防止1.2.4中做除法运算时避免分母为0导致无解的情况，代表局部窗口区域中输入图像的平均值。
1.3、将整幅图像所有滤波输出区域ai，bi系数进行加权平均得到最终该区域内输出结果。在确定系数后即可得出区域ωi内所有滤波输出如式1.3.1所示。对于同一个j像素在不同局部区域ωi中所对应的数值有所差异，因此对于同一像素落在不同局部区域ωi中的数值进行加权平均得到最终一个等效数值，如式1.3.2所示。为了得到一个更好的权重λi，定义一个的估计风险，如式1.3.3，式1.3.4所示。由于的观测是0偏离(bias)的，因此最小化式1.3.3式及为最小化式1.3.5式。由式1.3.6式中的约束条件以及基于方差的权重平均可得式1.3.7，即所求权重λi。最终将该权重代入式1.3.2可得式1.3.8，即最终输出形式。
其中，代表局部窗口区域Wi中的第j个像素的估计值，j代表像素。
其中，代表的线性加权求和值。
其中，代表的估计风险。
其中，代表方差，代表偏差。
∑i∈ωjλi＝1 式1.3.6
其中，λi代表权重系数，代表方差的-1次方，代表方差的-1次方。
其中，
其中，Wj代表归一化系数。
(2)对ROI区域完成滤波处理后，如下图3所示获取边沿亚像素信息。将图3中像素向预估边e沿预估边垂线v做投影获取边沿亚像素采样。
S203、边扩展函数
根据步骤S202中的亚像素取值获得实际边沿采样数据点。图4即为采用了亚像素信息的边沿信息，图5为未采用亚像素信息的边沿。对比可以看出亚像素可以为边沿信息的提取提供更对的实测数据，对边沿的估计更加准确。
对由实际数据获得边缘数据进行局部多项式拟合得到边扩展函数。
S204、线扩展函数
对步骤S203中的边扩展函数进行一阶求导获得对应的线扩展函数。
S205、频率计算
对步骤S204中的线扩展函数进行FFT变换得到最终所需要的空间频率响应曲线。
图6示出了本发明一实施例提供的一种空间频率响应曲线的获取装置的结构示意图，如图6所示，该装置包括：
区域获取模块61，用于获取输入图像中的感兴趣区域；
本实施例中的感兴趣区域(Region Of Interest，简称ROI)，如图2所示的框选区域A，选取区域应当黑白区域占比相当。
信息获取模块62，用于对所述感兴趣区域进行滤波，获取边沿亚像素信息；
其中，通过LTE滤波和指导滤波相结合的方法对所述感兴趣区域进行滤波，通过空间滤波的方式平滑图像中边沿信息，但由于大多数线性滤波器容易造成边沿信号的损失，因此本方法采用了一种对边沿具有较好保护作用的滤波方法。
获取边沿亚像素信息，包括：
根据对所述感兴趣区域滤波后的像素向预估边沿垂线做投影，获取边沿亚像素信息。
函数获取模块63，用于依据所述边沿亚像素信息得到边扩展函数；
曲线获取模块64，用于根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线。
本实施例的装置在获取边扩展函数之前对感兴趣区域的原始边沿数据进行了边沿保护的滤波处理，较好的抑制随机噪声造成的像素值波动。相对于其它滤波方式，该方法具有较好的边沿保护作用，在边沿提取的过程中能更有效的反应边沿的真实信息。
可选的，所述信息获取模块，用于：
通过LTE滤波和指导滤波相结合的方法对所述感兴趣区域进行滤波。
可选的，所述信息获取模块，用于：
根据对所述感兴趣区域滤波后的像素向预估边沿垂线做投影，获取边沿亚像素信息。
可选的，所述函数获取模块，用于：
根据所述边沿亚像素信息获取边沿采样数据点；
对所述边沿采样数据点进行局部多项式你和得到边扩展函数。
可选的，所述曲线获取模块，用于：
对所述边扩展函数进行一阶求导获取线扩展函数；
对所述线扩展函数进行FFT变换获取空间频率响应曲线。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述设备包括至少一个处理器和一个存储器，所述存储器耦接至所述处理器；所述处理器被配置为执行所述存储器中存储的计算机指令；所述存储器在执行所述计算机指令时，执行如上述图1中的方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机存储介质中存储有可被计算机设备执行的指令代码；所述指令代码在被计算机设备执行时，执行如上述图1中的方法。
在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
如图7本发明另一实施例提供的执行空间频率响应曲线的获取方法的电子设备的硬件结构示意图，如图7示，该电子设备包括：
一个或多个处理器710以及存储器720，图7以一个处理器710为例。
执行页面显示的方法的电子设备还可以包括：输入装置730和输出装置740。
处理器710、存储器720、输入装置730和输出装置740可以通过总线或者其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。
存储器720作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本发明的实施例中的页面显示方法对应的程序指令/模块(单元)(例如，附图6示的区域获取模块、信息获取模块、函数获取模块和曲线获取模块)。处理器710通过运行存储在存储器720中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例空间频率响应曲线的获取方法。
存储器720可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储获取的应用程序的提醒事项的数量信息等。此外，存储器720可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器720可选包括相对于处理器710远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至列表项操作的处理装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置730可接收输入的数字或字符信息，以及产生与页面显示装置的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置740可包括显示屏等显示设备。
所述一个或者多个模块存储在所述存储器720中，当被所述一个或者多个处理器710执行时，执行上述任意方法实施例中的空间频率响应曲线的获取方法。
上述产品可执行本发明的实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明的实施例所提供的方法。
本发明的实施例的电子设备可以以多种形式存在，包括但不限于:
(1)移动通信设备:这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供话音、数据通信为主要目标。这类终端包括:智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备:这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网特性。这类终端包括:PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备:这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括:音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)服务器:提供计算服务的设备，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，服务器和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
(5)其他具有提醒事项记录功能的电子装置。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元(模块)可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
本发明实施例提供一种非易失性计算机可读存储介质，非易失性计算机可读存储介质存储有程序指令，当电子设备执行程序指令时，用于执行上述方法实施例中的空间频率响应曲线的获取方法和步骤。
本发明实施例提供了一种计算机程序产品，其中，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，其中，当程序指令被电子设备执行时，使电子设备执行上述任意方法实施例中的空间频率响应曲线的获取方法。
在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或智能终端设备或处理器(Processor)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
在本发明所提供的上述实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如，多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (11)

1.一种空间频率响应曲线的获取方法，其特征在于，包括：
获取输入图像中的感兴趣区域；
对所述感兴趣区域进行滤波，获取边沿亚像素信息；
依据所述边沿亚像素信息得到边扩展函数；
根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述感兴趣区域进行滤波，包括：
通过LTE滤波和指导滤波相结合的方法对所述感兴趣区域进行滤波。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取边沿亚像素信息，包括：
根据对所述感兴趣区域滤波后的像素向预估边沿垂线做投影，获取边沿亚像素信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，依据所述边沿亚像素信息得到边扩展函数，包括：
根据所述边沿亚像素信息获取边沿采样数据点；
对所述边沿采样数据点进行局部多项式你和得到边扩展函数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线，包括：
对所述边扩展函数进行一阶求导获取线扩展函数；
对所述线扩展函数进行FFT变换获取空间频率响应曲线。
6.一种空间频率响应曲线的获取装置，其特征在于，包括：
区域获取模块，用于获取输入图像中的感兴趣区域；
信息获取模块，用于对所述感兴趣区域进行滤波，获取边沿亚像素信息；
函数获取模块，用于依据所述边沿亚像素信息得到边扩展函数；
曲线获取模块，用于根据所述边扩展函数获取空间频率响应曲线。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信息获取模块，用于：
通过LTE滤波和指导滤波相结合的方法对所述感兴趣区域进行滤波。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信息获取模块，用于：
根据对所述感兴趣区域滤波后的像素向预估边沿垂线做投影，获取边沿亚像素信息。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述函数获取模块，用于：
根据所述边沿亚像素信息获取边沿采样数据点；
对所述边沿采样数据点进行局部多项式你和得到边扩展函数。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述曲线获取模块，用于：
对所述边扩展函数进行一阶求导获取线扩展函数；
对所述线扩展函数进行FFT变换获取空间频率响应曲线。
11.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括至少一个处理器和一个存储器，所述存储器耦接至所述处理器；所述处理器被配置为执行所述存储器中存储的计算机指令；所述存储器在执行所述计算机指令时，执行如权利要求1-5任一项所述的方法。
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