1.本发明涉及景深扩展领域，尤其是一种景深扩展方法及系统。
背景技术：2.景深是指在摄影机镜头或其他成像器前沿能够取得清晰图像的成像所测定的被摄物体前后距离范围；光圈、镜头、及焦平面到拍摄物的距离是影响景深的重要因素；在聚焦完成后，焦点前后的范围内所呈现的清晰图像的距离，这一前一后的范围，便叫做景深。
3.目前现有的镜头都有景深限制，因此与镜头距离差异较大的两个目标时，无法同时拍清，造成成像模糊，而要达到景深扩展效果，需要对镜头进行更换。
技术实现要素：4.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种景深扩展方法。
5.本发明技术方案如下：
6.一种景深扩展方法，包括：
7.步骤一，通过中控计算机对变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块进行协调控制；
8.步骤二，变焦控制模块，对呈现的图像进行变焦处理；
9.步骤三，成像控制模块，对变焦后的图像进行成像处理；
10.步骤四，图像处理模块，对成像后的图像进行融合。
11.在进一步实施例中，所述步骤一进一步为所述中控计算机向变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块发送信息，并控制各模块协调工作。
12.在进一步实施例中，所述变焦控制模块负责对焦，再结合所述成像控制模块呈现并摄制部分清晰的图像，并将清晰的图像发送到图像处理模块中；
13.所述变焦控制模块再次变焦，取得清晰位置不同的图像，并再次反馈给所述图像处理模块，使图像处理模块得到新的清晰部分；进而获取所需的图像，拼成完整的目标区域。
14.在进一步实施例中，所述步骤四进一步为所述图像处理模块将清晰的图像部分，进行分割保留；所述图像处理模块还包括图像管理器，所述图像管理器对相邻坐标的部分清晰图像进行特征提取，提取完成后进行图像融合，获得最终的清晰图像，具体的步骤如下：
15.步骤1、中控模块向变焦控制模块发送变焦到档位1的指令；
16.步骤2、变焦控制器完成档位1的调节，并反馈给中控模块；
17.步骤3、中控模块向相机控制模块发送取图1的指令；
18.步骤4、相机控制模块完成取图1，并将取图1完成信息反馈给中控模块；
19.步骤5、中控模块将取图1中的图像1发送给图像处理模块进行预处理；
20.步骤6、图像处理模块对图像1中清晰部分进行处理保存，并向中控模块传递处理
图像1；
21.步骤11、中控模块再次向变焦控制模块发送变焦到档位n的指令；
22.步骤21、变焦控制器完成档位n的调节，并反馈给中控模块；
23.步骤31、中控模块向相机控制模块发送取图n的指令；
24.步骤41、相机控制模块完成取图n，并将取图n完成信息反馈给中控模块；
25.步骤51、中控模块将取图n中的图像n发送给图像处理模块进行预处理；
26.步骤61、图像处理模块对图像n中清晰部分进行处理保存，并向中控模块传递处理图像n；
27.步骤7、中控模块完成所有档位的取图和图像处理指令；并向图像处理模块发送景深融合指令；
28.步骤8、图像处理模块对图像进行景深融合，并将扩展图像反馈给中控模块，完成扩展操作。
29.在进一步实施例中，所述变焦控制模块改变成像控制模块的工作距离f，在不同的工作距离下，成像控制模块获得不同位置清晰的图像，其中，初始工作距离f为目标最远处能清晰取像的工作距离，每次取像将工作距离加长，图像处理模块调用清晰度裁剪算法处理图像，获取清晰部分，重复获取清晰部分，使工作距离加长的部分大于目标高度，所述图像处理模块利用特征查找、特征匹配、图像融合对签署剪裁处的清晰部分进行融合，进而获得完整图像，具体图像获取的步骤如下:
30.首先依次定义目标高度h、工作距离f以及变焦步长s，
31.对目标高度h、工作距离f以及变焦步长s进行初始化管理；
32.初始化后工作距离f＝f0，fo为最远目标能清晰取像的工作距离；
33.变焦控制模块对工作距离f进行距离调节；
34.成像控制模块对距离调节范围内的图像进行取像操作；
35.图像处理模块抽取取像过程中的清晰图像部分；
36.根据工作距离f和目标高度h进行参数对比，若工作距离f小于或等于目标高度h，则后执行自增运算，然后重新进行初始化管理，在工作距离f上增加变焦步长s，得出f＝f+s，并将重新定义的工作距离f和变焦步长s反馈给变焦控制模块；
37.若工作距离f大于目标高度h，则通过图像处理模块对清晰图像部分的特征进行寻找和匹配；
38.图像处理模块在根据匹配的图像进行图像融合，并输出最终的图像。
39.在进一步实施例中，所述清晰度裁剪算法对处理的图像进行编号，操作步骤如下：
40.若图像编号类型为彩色，则将图像转化为灰度图；
41.灰度图在梯度转换时，将红r、绿g、蓝b三通道默认权重，按公式为
42.gray＝0.3r+0.59g+0.11b
43.进而根据实际需求调节三通道比例；
44.计算图像在x正方向上相邻像素的灰度导数δx矩阵；
45.计算图像在y正方向上相邻像素的灰度导数δy矩阵；
46.得到向量[δx，δy]的矩阵，并求向量[δx，δy]的模的矩阵，记为绝对梯度矩阵；
[0047]
获取编号图像的绝对梯度矩阵。
[0048]
在进一步实施例中，所述特征匹配通过定义最高梯度记录矩阵，所述记录矩阵与绝对梯度矩阵相同，矩阵坐标为(x,y)；
[0049]
然后对编号图像，比较(x,y)上的梯度值大小，将最大编号图像计入最高梯度记录矩阵的(x,y)位置；
[0050]
然后对矩阵坐标进行计算，获得完整的最高梯度记录矩阵；
[0051]
所述图像融合通过定义最终图像，并与原图像同类同尺寸对比；
[0052]
查询最高梯度记录矩阵坐标上的图片号，复制对应图片号上的的像素值，在将像素值上传至最终图像上；
[0053]
并对所有(x,y)进行查询、复制，得到完整的结果图像。
[0054]
一种景深扩展系统，所述系统包括：
[0055]
中控模块，通过中控计算机对变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块进行协调控制；
[0056]
变焦控制模块，对呈现的图像进行变焦处理；
[0057]
成像控制模块，对变焦后的图像进行成像处理；
[0058]
图像处理模块，对成像后的图像进行融合。
[0059]
在进一步实施例中，所述中控模块向变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块发送信息，并控制各模块协调工作；
[0060]
所述变焦控制模块负责对焦，再结合所述成像控制模块呈现并摄制部分清晰的图像，并将清晰的图像发送到图像处理模块中；
[0061]
所述图像处理模块将清晰的图像部分，进行分割保留；
[0062]
所述变焦控制模块再次变焦，取得清晰位置不同的图像，并再次反馈给所述图像处理模块，使图像处理模块得到新的清晰部分；进而获取所需的图像，拼成完整的目标区域；
[0063]
所述图像处理模块还包括图像管理器，所述图像管理器对相邻坐标的部分清晰图像进行特征提取，提取完成后进行图像融合，获得最终的清晰图像；
[0064]
所述成像控制模块包括感光芯片、成像镜头和光源。
[0065]
有益效果：本发明设计一种景深扩展方法及系统，通过图像处理模块分析图像中清晰的部分，并进行分割保留；然后，再次进行变焦，取得清晰位置不同的图像，此外在根据图像处理模块调用清晰度裁剪算法处理图像，进而获取清晰部分，然后每次取像时对工作距离进行加长，从而扩展不同位置的图像信息。
附图说明
[0066]
图1为本发明的流程结构示意图。
[0067]
图2为本发明的清晰图像操作流程示意图。
[0068]
图3为本发明的图像获取流程示意图。
具体实施方式
[0069]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不
用于限定本技术。
[0070]
如图1-图3所示，一种景深扩展方法，包括：
[0071]
步骤一，通过中控计算机对变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块进行协调控制；所述中控计算机向变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块发送信息，并控制各模块协调工作。
[0072]
步骤二，变焦控制模块，对呈现的图像进行变焦处理；所述变焦控制模块负责对焦，再结合所述成像控制模块呈现并摄制部分清晰的图像，并将清晰的图像发送到图像处理模块中；所述变焦控制模块改变成像控制模块的工作距离f，在不同的工作距离下，成像控制模块获得不同位置清晰的图像，其中，初始工作距离f为目标最远处能清晰取像的工作距离，每次取像将工作距离加长，图像处理模块调用清晰度裁剪算法处理图像，获取清晰部分，重复获取清晰部分，使工作距离加长的部分大于目标高度，所述图像处理模块利用特征查找、特征匹配、图像融合对签署剪裁处的清晰部分进行融合，进而获得完整图像，具体图像获取的步骤如下:
[0073]
首先依次定义目标高度h、工作距离f以及变焦步长s，
[0074]
对目标高度h、工作距离f以及变焦步长s进行初始化管理；
[0075]
初始化后工作距离f＝f0，fo为最远目标能清晰取像的工作距离；
[0076]
变焦控制模块对工作距离f进行距离调节；
[0077]
成像控制模块对距离调节范围内的图像进行取像操作；
[0078]
图像处理模块抽取取像过程中的清晰图像部分；
[0079]
根据工作距离f和目标高度h进行参数对比，若工作距离f小于或等于目标高度h，则后执行自增运算，然后重新进行初始化管理，在工作距离f上增加变焦步长s，得出f＝f+s，并将重新定义的工作距离f和变焦步长s反馈给变焦控制模块；
[0080]
若工作距离f大于目标高度h，则通过图像处理模块对清晰图像部分的特征进行寻找和匹配；
[0081]
图像处理模块在根据匹配的图像进行图像融合，并输出最终的图像。
[0082]
所述变焦控制模块再次变焦，取得清晰位置不同的图像，并再次反馈给所述图像处理模块，使图像处理模块得到新的清晰部分；进而获取所需的图像，拼成完整的目标区域。
[0083]
所述清晰度裁剪算法对处理的图像进行编号，操作步骤如下：
[0084]
若图像编号类型为彩色，则将图像转化为灰度图；
[0085]
灰度图在梯度转换时，将红r、绿g、蓝b三通道默认权重，按公式为
[0086]
gray＝0.3r+0.59g+0.11b
[0087]
进而根据实际需求调节三通道比例；
[0088]
计算图像在x正方向上相邻像素的灰度导数δx矩阵；
[0089]
计算图像在y正方向上相邻像素的灰度导数δy矩阵；
[0090]
得到向量[δx，δy]的矩阵，并求向量[δx，δy]的模的矩阵，记为绝对梯度矩阵；
[0091]
获取编号图像的绝对梯度矩阵。
[0092]
所述特征匹配通过定义最高梯度记录矩阵，所述记录矩阵与绝对梯度矩阵相同，矩阵坐标为(x,y)；
[0093]
然后对编号图像，比较(x,y)上的梯度值大小，将最大编号图像计入最高梯度记录矩阵的(x,y)位置；
[0094]
然后对矩阵坐标进行计算，获得完整的最高梯度记录矩阵；
[0095]
所述图像融合通过定义最终图像，并与原图像同类同尺寸对比；
[0096]
查询最高梯度记录矩阵坐标上的图片号，复制对应图片号上的的像素值，在将像素值上传至最终图像上；
[0097]
并对所有(x,y)进行查询、复制，得到完整的结果图像。
[0098]
步骤三，成像控制模块，对变焦后的图像进行成像处理；
[0099]
步骤四，图像处理模块，对成像后的图像进行融合；所述图像处理模块将清晰的图像部分，进行分割保留；所述图像处理模块还包括图像管理器，所述图像管理器对相邻坐标的部分清晰图像进行特征提取，提取完成后进行图像融合，获得最终的清晰图像，具体的步骤如下：
[0100]
中控模块向变焦控制模块发送变焦到档位1的指令；变焦控制器完成档位1的调节，并反馈给中控模块；中控模块向相机控制模块发送取图1的指令；相机控制模块完成取图1，并将取图1完成信息反馈给中控模块；中控模块将取图1中的图像1发送给图像处理模块进行预处理；图像处理模块对图像1中清晰部分进行处理保存，并向中控模块传递处理图像1；
[0101]
中控模块再次向变焦控制模块发送变焦到档位n的指令；变焦控制器完成档位n的调节，并反馈给中控模块；中控模块向相机控制模块发送取图n的指令；相机控制模块完成取图n，并将取图n完成信息反馈给中控模块；中控模块将取图n中的图像n发送给图像处理模块进行预处理；图像处理模块对图像n中清晰部分进行处理，并向中控模块传递处理图像n；中控模块完成所有档位的取图和图像处理指令；并向图像处理模块发送景深融合指令；图像处理模块对图像进行景深融合，并将扩展图像反馈给中控模块，完成扩展操作。
[0102]
一种景深扩展系统，所述系统包括：
[0103]
中控模块，通过中控计算机对变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块进行协调控制；所述中控模块向变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块发送信息，并控制各模块协调工作。
[0104]
变焦控制模块，对呈现的图像进行变焦处理；所述变焦控制模块负责对焦，再结合所述成像控制模块呈现并摄制部分清晰的图像，并将清晰的图像发送到图像处理模块中。
[0105]
成像控制模块，对变焦后的图像进行成像处理；所述成像控制模块包括感光芯片、成像镜头和光源。
[0106]
图像处理模块，对成像后的图像进行融合，所述图像处理模块将清晰的图像部分，进行分割保留，所述图像处理模块还包括图像管理器，所述图像管理器对相邻坐标的部分清晰图像进行特征提取，提取完成后进行图像融合，获得最终的清晰图像。
[0107]
所述变焦控制模块再次变焦，取得清晰位置不同的图像，并再次反馈给所述图像处理模块，使图像处理模块得到新的清晰部分；进而获取所需的图像，拼成完整的目标区域。
[0108]
以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在
不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
技术特征：1.一种景深扩展方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一，通过中控计算机对变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块进行协调控制；步骤二，变焦控制模块，对呈现的图像进行变焦处理；步骤三，成像控制模块，对变焦后的图像进行成像处理；步骤四，图像处理模块，对成像后的图像进行融合。2.根据权利要求1所述的一种景深扩展方法，其特征在于，所述步骤一进一步为所述中控计算机向变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块发送信息，并控制各模块协调工作。3.根据权利要求1所述的一种景深扩展方法，其特征在于，所述变焦控制模块负责对焦，再结合所述成像控制模块呈现并摄制部分清晰的图像，并将清晰的图像发送到图像处理模块中；所述变焦控制模块再次变焦，取得清晰位置不同的图像，并再次反馈给所述图像处理模块，使图像处理模块得到新的清晰部分；进而获取所需的图像，拼成完整的目标区域。4.根据权利要求1所述的一种景深扩展方法，其特征在于，所述步骤四进一步为所述图像处理模块将清晰的图像部分，进行分割保留；所述图像处理模块还包括图像管理器，所述图像管理器对相邻坐标的部分清晰图像进行特征提取，提取完成后进行图像融合，获得最终的清晰图像，具体的步骤如下：步骤1、中控模块向变焦控制模块发送变焦到档位1的指令；步骤2、变焦控制器完成档位1的调节，并反馈给中控模块；步骤3、中控模块向相机控制模块发送取图1的指令；步骤4、相机控制模块完成取图1，并将取图1完成信息反馈给中控模块；步骤5、中控模块将取图1中的图像1发送给图像处理模块进行预处理；步骤6、图像处理模块对图像1中清晰部分进行处理保存，并向中控模块传递处理图像1；步骤11、中控模块再次向变焦控制模块发送变焦到档位n的指令；步骤21、变焦控制器完成档位n的调节，并反馈给中控模块；步骤31、中控模块向相机控制模块发送取图n的指令；步骤41、相机控制模块完成取图n，并将取图n完成信息反馈给中控模块；步骤51、中控模块将取图n中的图像n发送给图像处理模块进行预处理；步骤61、图像处理模块对图像n中清晰部分进行处理保存，并向中控模块传递处理图像n；步骤7、中控模块完成所有档位的取图和图像处理指令；并向图像处理模块发送景深融合指令；步骤8、图像处理模块对图像进行景深融合，并将扩展图像反馈给中控模块，完成扩展操作。5.根据权利要求1所述的一种景深扩展方法，其特征在于，所述变焦控制模块改变成像控制模块的工作距离f，在不同的工作距离下，成像控制模块获得不同位置清晰的图像，其中，初始工作距离f为目标最远处能清晰取像的工作距离，每次取像将工作距离加长，图像
处理模块调用清晰度裁剪算法处理图像，获取清晰部分，重复获取清晰部分，使工作距离加长的部分大于目标高度，所述图像处理模块利用特征查找、特征匹配、图像融合对签署剪裁处的清晰部分进行融合，进而获得完整图像，具体图像获取的步骤如下:首先依次定义目标高度h、工作距离f以及变焦步长s，对目标高度h、工作距离f以及变焦步长s进行初始化管理；初始化后工作距离f＝f0，fo为最远目标能清晰取像的工作距离；变焦控制模块对工作距离f进行距离调节；成像控制模块对距离调节范围内的图像进行取像操作；图像处理模块抽取取像过程中的清晰图像部分；根据工作距离f和目标高度h进行参数对比，若工作距离f小于或等于目标高度h，则后执行自增运算，然后重新进行初始化管理，在工作距离f上增加变焦步长s，得出f＝f+s，并将重新定义的工作距离f和变焦步长s反馈给变焦控制模块；若工作距离f大于目标高度h，则通过图像处理模块对清晰图像部分的特征进行寻找和匹配；图像处理模块在根据匹配的图像进行图像融合，并输出最终的图像。6.根据权利要求5所述的一种景深扩展方法，其特征在于，所述清晰度裁剪算法对处理的图像进行编号，操作步骤如下：若图像编号类型为彩色，则将图像转化为灰度图；灰度图在梯度转换时，将红r、绿g、蓝b三通道默认权重，按公式为gray＝0.3r+0.59g+0.11b进而根据实际需求调节三通道比例；计算图像在x正方向上相邻像素的灰度导数δx矩阵；计算图像在y正方向上相邻像素的灰度导数δy矩阵；得到向量[δx，δy]的矩阵，并求向量[δx，δy]的模的矩阵，记为绝对梯度矩阵；获取编号图像的绝对梯度矩阵。7.根据权利要求5所述的一种景深扩展方法，其特征在于，所述特征匹配通过定义最高梯度记录矩阵，所述记录矩阵与绝对梯度矩阵相同，矩阵坐标为(x，y)；然后对编号图像，比较(x，y)上的梯度值大小，将最大编号图像计入最高梯度记录矩阵的(x，y)位置；然后对矩阵坐标进行计算，获得完整的最高梯度记录矩阵；所述图像融合通过定义最终图像，并与原图像同类同尺寸对比；查询最高梯度记录矩阵坐标上的图片号，复制对应图片号上的的像素值，在将像素值上传至最终图像上；并对所有(x，y)进行查询、复制，得到完整的结果图像。8.一种景深扩展系统，其特征在于，所述系统包括：中控模块，通过中控计算机对变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块进行协调控制；变焦控制模块，对呈现的图像进行变焦处理；成像控制模块，对变焦后的图像进行成像处理；
图像处理模块，对成像后的图像进行融合。9.根据权利要求8所述的一种景深扩展系统，其特征在于，所述中控模块向变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块发送信息，并控制各模块协调工作；所述变焦控制模块负责对焦，再结合所述成像控制模块呈现并摄制部分清晰的图像，并将清晰的图像发送到图像处理模块中；所述图像处理模块将清晰的图像部分，进行分割保留；所述变焦控制模块再次变焦，取得清晰位置不同的图像，并再次反馈给所述图像处理模块，使图像处理模块得到新的清晰部分；进而获取所需的图像，拼成完整的目标区域；所述图像处理模块还包括图像管理器，所述图像管理器对相邻坐标的部分清晰图像进行特征提取，提取完成后进行图像融合，获得最终的清晰图像；所述成像控制模块包括感光芯片、成像镜头和光源。
技术总结本发明公开了一种景深扩展方法及系统，所述方法包括，通过中控计算机对变焦控制模块、成像控制模块和图像处理模块进行协调控制；变焦控制模块，对呈现的图像进行变焦处理；成像控制模块，对变焦后的图像进行成像处理；图像处理模块，对成像后的图像进行融合；本发明通过图像处理模块分析图像中清晰的部分，并进行分割保留；然后，再次进行变焦，取得清晰位置不同的图像，此外在根据图像处理模块调用清晰度裁剪算法处理图像，进而获取清晰部分，然后每次取像时对工作距离进行加长，从而扩展不同位置的图像信息。置的图像信息。置的图像信息。
技术研发人员：严志强 赵醒宇
受保护的技术使用者：吉特志智能科技（无锡）有限公司
技术研发日：2022.06.29
技术公布日：2022/11/1
