專利名稱：：采用非線性和/或空間變化圖像處理的光學(xué)成像系統(tǒng)與方法采用非線性和/或空間變化圖像處理的光學(xué)成像系統(tǒng)與方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2006年4月3號提交的美國第60/788,801號臨時申請的優(yōu)先權(quán)，并且其全部內(nèi)容通過引用并入本文。
背景技術(shù)：
：一些光學(xué)成像系統(tǒng)通過光學(xué)器件對目標(biāo)反射或發(fā)出的電磁能進(jìn)行成像，采集該目標(biāo)的數(shù)字圖像，并對此數(shù)字圖像進(jìn)行處理以提高圖像質(zhì)量。處理過程可能需要相當(dāng)數(shù)量的計算資源，如內(nèi)存空間和計算時間，來提高圖像質(zhì)量。對人類觀察者而言，圖像質(zhì)量是圖像性質(zhì)的主觀技術(shù)指標(biāo)。對機器視覺應(yīng)用而言，圖像質(zhì)量與客觀上便于完成任務(wù)的程度有關(guān)。電子圖像數(shù)據(jù)處理可以基于主觀或者客觀因素來改進(jìn)圖像質(zhì)量。例如，人類觀察者可能考慮主觀因素，如圖像清晰度、亮度、對比度、色彩度、噪聲量、可分辯性、可識別性以及逼真度。清晰度描述圖像的細(xì)節(jié)表現(xiàn)；例如，人類視覺可能希望看清草的一片葉子。亮度描述圖像整體的明暗情況；例如，陽光充足的室外場景被認(rèn)為是明亮的，而陰暗的室內(nèi)場景被認(rèn)為是黑暗的。對比度描述圖像的較亮區(qū)域與較暗區(qū)域之間的亮度差異。色彩度描述顏色色調(diào)的強度；例如，灰色沒有色彩度，而鮮紅色具有高的色彩度。噪聲量描述噪聲出現(xiàn)的程度。噪聲可能是被引入進(jìn)來的，例如，由圖像檢測器引入(例如，固定圖樣噪聲、瞬時噪聲、或者檢測器的像素缺陷的影響引入的噪聲)，或者可能由圖像處理算法引入(例如，均勻性缺陷)。可分辯性描述圖像中目標(biāo)相互區(qū)分的能力?？勺R別性描述圖像或其部分與人類觀察者對此圖像或者類似圖像的認(rèn)知相一致的程度。逼真度描述圖像或其部分與人類觀察者對其的理想化記憶相匹配的程度；例如，綠草，藍(lán)天與棕褐色的皮膚被認(rèn)為是更加自然，更加接近于人類感知的理想化記憶。對機器視覺應(yīng)用而言，圖像質(zhì)量與圖像適合執(zhí)行某項任務(wù)的程度有關(guān)。與機器視覺應(yīng)用相關(guān)的圖像質(zhì)量可能與一定信噪比(SNR)和成功完成一定任務(wù)的概率有關(guān)。例如，在一個包裹分揀系統(tǒng)中，包裹圖像可以用于識別每個包裹的邊緣以確定包裹的尺寸。如果分揀系統(tǒng)能夠連續(xù)識別包裹，那么成功的概率就高，因此所使用圖像的邊緣SNR就足以執(zhí)行此任務(wù)。對于虹膜識別而言，虹膜特征的具體空間頻率必須被識別出來以支持虹膜之間的區(qū)分。如果這些空間頻率的SNR不足，那么虹膜識別算法就不能實現(xiàn)預(yù)期功能。
發(fā)明內(nèi)容在一種實施方式中，成像系統(tǒng)包含具有一個或多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件修改波前相位從而將圖像屬性引入到光學(xué)圖像中。檢測器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)，同時保留所述圖像屬性。信號處理器將電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，至少基于圖像屬性對此數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，并獨立處理此數(shù)據(jù)集而形成處理后的電子數(shù)據(jù)。在一種實施方式中，成像系統(tǒng)包含具有一個或多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件修改波前相位而形成光學(xué)圖像。檢測器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為具有一個或者多個圖像屬性的電子數(shù)據(jù)，所述圖像屬性依賴于相位修改元件和/或檢測器的特性。信號處理器將電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，至少基于圖像屬性對此數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，并獨立處理此數(shù)據(jù)集而形成處理后的電子數(shù)據(jù)。在一種實施方式中，成像系統(tǒng)包含具有一個或多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件修改波前相位以預(yù)先影響光學(xué)圖像。檢測器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)。數(shù)字信號處理器將電子數(shù)據(jù)分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，并至少部分基于相位修改元件如何修改波前相位的先驗知識對此數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。數(shù)字信號處理器獨立處理每個數(shù)據(jù)集而形成處理后的電子數(shù)據(jù)。在一種實施方式中，成像系統(tǒng)包含具有一個或多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件改變波前相位并產(chǎn)生具有至少一個已知圖像屬性的光學(xué)圖像。檢測器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)的同時保留圖像屬性，所述電子數(shù)據(jù)可劃分為多個數(shù)據(jù)集。數(shù)字信號處理器為每個數(shù)據(jù)集至少確定一個特征并對此數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理，從而以對所述數(shù)據(jù)集獨立可調(diào)的方式和程度來修改所述圖像屬性，以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。在一種實施方式中，成像系統(tǒng)包含具有一個或多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件改變波前相位，以將一個或者多個圖像屬性引入到光學(xué)圖像中。檢測器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)的同時保留圖像屬性。數(shù)字信號處理器確定電子數(shù)據(jù)的一個或者多個特征，并提供電子數(shù)據(jù)的非線性處理以修改圖像屬性，從而產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。在一種實施方式中，成像系統(tǒng)包含具有一個或多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件將一個或者多個圖像屬性引入到光學(xué)圖像中。檢測器將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)的同時保留圖像屬性。數(shù)字信號處理器將電子數(shù)據(jù)劃分為一個或多個數(shù)據(jù)集，至少基于圖像屬性對數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，并對數(shù)據(jù)集進(jìn)行獨立的非線性處理，從而產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。在一種實施方式中，一種產(chǎn)生處理電子數(shù)據(jù)的方法包含修改目標(biāo)的波前相位，以引入一個或者多個圖像屬性到成像系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像中。所述方法包含在保留圖像屬性的同時將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子數(shù)據(jù)；將電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集；至少基于一個或者多個圖像屬性對數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類；并獨立處理數(shù)據(jù)集以形成處理電子數(shù)據(jù)。一種軟件產(chǎn)品，其包含存儲在計算機可讀媒體中的指令。當(dāng)由計算機執(zhí)行時，所述指令執(zhí)行對如下過程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理的步驟(a)修改目標(biāo)波前相位，以引入一個或者多個圖像屬性到成像系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像中；(b)保留圖像屬性的同時將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)。所述指令包括將電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集的指令；至少基于圖像屬性對數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類的指令；以及獨立處理數(shù)據(jù)集以形成處理電子數(shù)據(jù)的指令。圖1示出在一種示例性場景中，成像系統(tǒng)對目標(biāo)發(fā)出或者反射的電磁能量的成像過程。圖2示出圖1中場景的放大圖像以說明其中的其他細(xì)節(jié)。圖3示出圖1中的成像系統(tǒng)的示例性部件以及連接。圖4示出在一種實施方式中可以由圖1的成像系統(tǒng)執(zhí)行的處理過程的流程圖。圖5A至圖5E示例性地示出非線性與/或空間變化圖像處理過程。圖5F示出一種假想成像系統(tǒng)的行掃描圖。圖6示出包含可被識別為具有不同特征的區(qū)域的目標(biāo)圖像。圖7A、7B和7C示出三種基于定義像素集的圖像分割方法。圖8A示出疊加到一組像素上的圖2場景中的目標(biāo)。圖8B示出圖8A的像素依據(jù)圖8A所示出目標(biāo)的閾值處理被分割為不同的數(shù)據(jù)集。圖9A、9B和9C示出加權(quán)或者分割的^象素塊。圖IOA示出兩個目標(biāo)。圖10B示出圖像"鍵"。圖11示出直線圖如何用來將光學(xué)強度與/或電子數(shù)據(jù)量表示為空間位置的函數(shù)。圖12示出對圖6所示出的區(qū)域之一中的電子數(shù)據(jù)的處理過程。圖13示出對圖6所示出的另一區(qū)域內(nèi)的電子數(shù)據(jù)的處理過程。圖14示出位于圖6所示出的另一區(qū)域內(nèi)的電子數(shù)據(jù)的處理過程。圖15示出對圖6所示出的另兩個區(qū)域內(nèi)的電子數(shù)據(jù)的處理過程。圖16示出場景的高對比度圖像區(qū)域的行掃描。圖17示出圖16所表示目標(biāo)的行掃描。圖18示出圖16所表示目標(biāo)的行掃描的電子數(shù)據(jù)。圖19示出圖16所表示目標(biāo)的行掃描的處理后的電子數(shù)據(jù)。圖20示出場景中低對比度圖像區(qū)域的行掃描。圖21示出圖20所表示目標(biāo)的行掃描。圖22示出圖20所表示目標(biāo)的行掃描的電子數(shù)據(jù)。圖23示出圖20所表示目標(biāo)的行掃描的處理后電子數(shù)據(jù)。圖24示出與圖23不同的處理過程后的、圖20所表示目標(biāo)的行掃描的電子數(shù)據(jù)。圖25示出一種采用非線性與/或空間變化處理的光學(xué)成像系統(tǒng)。圖26示意性地示出一種采用非線性與/或空間變化顏色處理的光學(xué)成像系統(tǒng)。圖27示出另外一種采用非線性與/或空間變化處理的光學(xué)成像系統(tǒng)2700。圖28示出模糊去除塊如何依據(jù)不同的空間濾波器頻率的加權(quán)因子來處理電子數(shù)據(jù)。圖29示出對M個通道每個進(jìn)行N次處理的加柏4莫糊去除算法的總結(jié)。圖30A至30D示出應(yīng)用預(yù)濾波器先去除模糊，而非線性處理過程去除剩余模糊以形成再處理圖像。圖31A至31D示出應(yīng)用預(yù)濾波器先去除模糊，而非線性處理過程去除剩余模糊以形成再處理圖像。圖32A至32D示出與圖30A至30D以及圖31A至3ID相同目標(biāo)的圖像，但其包括依賴溫度的光學(xué)器件。圖33示出成像目標(biāo)，并示出了色度信息如何被用來確定空間變化處理過程。圖34A至34C示出圖33所示出的目標(biāo)成像過程中獲得的RGB圖圖35A至35C示出圖33所示出的目標(biāo)成^象過程中獲得的YUV圖像。圖36至36C示出圖33中目標(biāo)的電子數(shù)據(jù)，其經(jīng)過采用余弦光學(xué)器件并將圖像轉(zhuǎn)化為YUV格式的成像系統(tǒng)。圖37A至37C示出當(dāng)圖36至36C示出的YUV電子數(shù)據(jù)經(jīng)過處理并轉(zhuǎn)化回RGB格式時獲得的結(jié)果。圖38A至38C示出僅使用YUV圖像的Y通道進(jìn)行圖像RGB重建時獲得的結(jié)果。圖39A至39C示出圖36A至36C中的YUV電子凄t據(jù)經(jīng)過處理并轉(zhuǎn)化回RGB格式時獲得的結(jié)果，其處理過程根據(jù)強度信息的缺失而變化。圖40示出模糊去除塊如何產(chǎn)生非線性算子的加權(quán)加和。圖41示出包含非線性算子的模糊去除塊，其對于圖像的不同數(shù)據(jù)集或者不同圖像通道進(jìn)行不同的搡作。圖42示出以串行或者并行方式或遞歸地處理來自圖像的不同數(shù)據(jù)集或者不同通道的電子數(shù)據(jù)的模糊去除塊。圖43示出為增強圖像特征而對處理參數(shù)進(jìn)行選擇的方法流程圖。具體實;^方式圖1示出一種對示例性場景200中的目標(biāo)發(fā)射或者反出的電磁能105成像的成像系統(tǒng)100。成像系統(tǒng)100包含光學(xué)元件和將場景200的數(shù)字圖像采集為電子數(shù)據(jù)的檢測器；其可能對電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以提高處理后電子數(shù)據(jù)的圖像質(zhì)量。雖然成像系統(tǒng)IOO在圖1中示出為數(shù)碼相機，但應(yīng)該理解為成像系統(tǒng)100也可以包括作為手機或其它i殳備的部件。應(yīng)該^人識到，系統(tǒng)100可以包含4皮此相3巨一定距離的協(xié)同組件以執(zhí)行圖像采集和圖像處理任務(wù)，如下所述。系統(tǒng)100可以用于在空間變化處理過程中對電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以改進(jìn)處理后電子數(shù)據(jù)的圖像質(zhì)量。系統(tǒng)100也可以用于在非線性處理過程中對電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以改進(jìn)圖像質(zhì)量，所述非線性處理可能比線性過程具有一定的優(yōu)勢。系統(tǒng)100也可以用于在非線性和空間變化處理過程中對電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以改進(jìn)圖像質(zhì)量。圖2示出示例性場景200的放大圖以便進(jìn)一步對其中細(xì)節(jié)進(jìn)行說明。場景200對應(yīng)于具有多個圖像區(qū)域的原始電子數(shù)據(jù)；每個圖像區(qū)域都具有特定圖像特征和/或子空間，如下文所述，該特定圖像特征和/或子空間可能使圖像受益于非線性、空間變化和Z或優(yōu)化處理過程；所述圖像特征和/或子空間可劃分為包括信號、噪聲、和空間種類在內(nèi)的廣范類型。信號類可包含圖像特征或子空間屬性，如色飽和度、動態(tài)范圍、亮度和對比度。噪聲類或噪聲子空間可包含的圖像特征如固定圖樣噪聲(FPN)、隨機噪聲和缺陷像素；空間類或者子空間可包含的圖像特征如過渡部分與邊緣的清晰度、混淆、偽影(例如重像)、景深(DOF)、紋理與空間細(xì)節(jié)(即，空間頻語)。其它分類或子空間定義可以在此本公開內(nèi)容的范圍之內(nèi)，并且其它或者較少的上述圖像特征可以在此每個分類之內(nèi)?，F(xiàn)結(jié)合場景200對一些上述圖像特征進(jìn)行說明。例如，場景200的天空區(qū)域210具有很少的空間細(xì)節(jié)；即，此區(qū)域具有非常低的空間頻語，少量的高空間頻譜和低對比度。云彩220可能只有少量的空間細(xì)節(jié)。場景中的一些區(qū)域或目標(biāo)具有很高的空間細(xì)節(jié)但對比度較低；即，此區(qū)域具有從低到高的空間頻率信息，但相對局部背景的光強差較低。例如，在場景200中，在由柵欄250投射的陰影240中的草230具有高的空間細(xì)節(jié)，但對比度較低。場景200的其它區(qū)域或目標(biāo)具有很高的空間細(xì)節(jié)和很高的對比度；即，此區(qū)域具有覆蓋多個空間頻率的信息，且相對局部背景的光強差較高。場景200中的太陽260和柵欄250是高空間頻率、高對比度區(qū)域的示例。場景200的其它區(qū)域或目標(biāo)也可能使得檢測器飽和；即，此目標(biāo)的光強或顏色可能超過檢波器能夠區(qū)分目標(biāo)光強或者顏色的能力。太陽260的中心就是一個如此可能使得檢波器飽和的目標(biāo)。一些區(qū)域或目標(biāo)，如熱氣球280的籃子270的編結(jié)的棋盤形圖案，具有適中數(shù)量的空間細(xì)節(jié)和低對比度；即，此區(qū)域具有從低到中等的空間頻率信息，且具有相對局部背景的低光強差。如果系統(tǒng)100在夜間對場景200進(jìn)行圖像采集，則場景200是黑暗的(例如，圖像區(qū)域具有低光強信息)。場景200的其它區(qū)域中也可包含互相相比具有類似級別的空間細(xì)節(jié)的區(qū)域，但可能顏色有區(qū)別，如熱氣球280的彩帶285。場景(例如場景200)數(shù)字圖像的上述區(qū)域可以采用本文所述的非線性和/或空間變化方法進(jìn)行處理。這種處理可以取代利用線性處理的圖像全局(global)處理或作為其補充，線性處理以單一方式處理整個圖像。例如，在本公布內(nèi)容中，全局線性處理可理解為將一個或多個線性數(shù)學(xué)函數(shù)不變地應(yīng)用于全部圖像。線性數(shù)學(xué)運算可定義為滿足21加和性(即，f(x+y)=f(x)+f(y))和其次性(即，對于所有的o;，滿足f(ox)=crf(x))的運算。例如，所有像素的值與常量的倍乘和/或像素與濾波器核進(jìn)行的巻積，都是線性運算。非線性運算是至少不滿足加和性和其次性之一的運算。由于許多圖像的特征變化較大，因而全局線性處理可能不能在圖像的所有區(qū)域都產(chǎn)生可接受的結(jié)果。例如，線性全局操作可處理包含中等空間頻率信息的圖像區(qū)域，但也有可能對包含低或高空間頻率信息的區(qū)域造成"過處理"。例如，依據(jù)觀察著的感覺，當(dāng)作用于整體圖像的線性處理向圖像受損部分增加或者去除空間頻率信息時，可能發(fā)生"過處理"。再例如，當(dāng)線性處理(例如，濾波器核)的空間頻率響應(yīng)沒有匹配被處理區(qū)域的圖像特征時，也可能發(fā)生過處理?？臻g變化處理并不將處理均勻地應(yīng)用到全部像素集。線性和非線性處理都可以用于空間變化處理或空間變化處理組合。由于"智能"定位的可能是非線性的作用可以代替全局線性作用，以對人類感知而言能夠產(chǎn)生因而非線性和/或空間變化圖像處理技術(shù)的應(yīng)用可以使得圖像的處理簡單化。圖3示出成像系統(tǒng)100的示例性組件及其連接關(guān)系。成像系統(tǒng)100包含具有光學(xué)器件125和檢測器130(例如，CCD或CMOS檢測器陣列)的圖像采集子系統(tǒng)120,檢測器130響應(yīng)于其上生成的光學(xué)圖像而產(chǎn)生電子數(shù)據(jù)135。光學(xué)器件125可包含一個或多個光學(xué)器件如透鏡和/或相位修改元件，本文有時稱之為為"波前編碼元件"("WFC")。關(guān)于相位修改元件及相關(guān)處理過程的信息可以在美國專利號5,748,371;6,525,302,6,842,292,6,873,733,6,911,638,6,940,949,7，15,849和7,180,673，以及已出版專利申請?zhí)?005/0197809A1中發(fā)現(xiàn)，此每個專利文獻(xiàn)都通過引用并入本文。相位修改元件修改波前相位以引入圖像屬性，如信號空間、零空間、千涉子空間、空間頻譜、分辨率、顏色信息、對比度修改和光學(xué)模糊。換言之，相位修改元件可以修改波前相位以預(yù)先地(predetermimstically)影響光學(xué)器件125形成的光學(xué)圖像。處理器140在存儲為軟件145的指令控制下執(zhí)行。成像系統(tǒng)100包含可具有軟件存儲區(qū)155的存儲器150;存儲在軟件存儲區(qū)155的軟件在系統(tǒng)100起動時可以作為處理器140的軟件145。軟件145通常包含圖像采集子系統(tǒng)120的信息，例如鏡頭或者相位功能規(guī)定、常量、表或者濾波器，所述信息可用于定制系統(tǒng)100執(zhí)行的圖像采集或處理過程以匹配圖像采集子系統(tǒng)120的物理特性或能力。其也可包含如本文所述的那些改進(jìn)圖像質(zhì)量的算法。處理器140與圖像采集子系統(tǒng)120交互以控制電子數(shù)據(jù)135的采集；在采集時，電子數(shù)據(jù)135可以傳遞給處理器140或存儲器150。處理器140或存儲器150然后協(xié)同工作，從而以如下所述的不同方式處理電子數(shù)據(jù)135,形成經(jīng)處理的電子數(shù)據(jù)137。處理器140和存儲器150可以采取多種物理形式。圖3所示出的結(jié)構(gòu)是示意性的，并不表示其是組件的必需物理結(jié)構(gòu)；也不表示需要這些所有組件都位于相同的物理位置、被容納在相同的外殼中、或者示出的連接為如電線或光纖這樣的物理連接。例如，處理器140和存儲器150可以是單個特定用途集成電路("ASIC")的部分，或者其可以是獨立計算機芯片或多個芯片；處理器140和存儲器150可以物理上位于包含圖像采集子系統(tǒng)120的設(shè)備內(nèi)或者位于獨立的設(shè)備內(nèi)，具有形成圖3所示的特定連接形式的物理或無線連接。相同地，應(yīng)該理解，系統(tǒng)100的部件執(zhí)行的動作在時間上可以是獨立的，也可以是非獨立的，如下所述。例如，可以同時進(jìn)4亍圖^象采集，之后再進(jìn)4亍處理。可選地，處理可以基本實時進(jìn)行，例如，因此使用者可以快速查看處理的圖像結(jié)果，使其能夠依據(jù)處理的圖像來修改圖像采集和/或處理參數(shù)。原始或處理后的電子數(shù)據(jù)可以傳送到可選的顯示設(shè)備160上，用于即時顯示給系統(tǒng)100的使用者。作為補充或者選擇，原始電子數(shù)據(jù)135或處理后的電子數(shù)據(jù)137可以被保存在存儲器150中。成像系統(tǒng)100也可以包含電源180，其按需連接到成像系統(tǒng)的任意其它部件上(為便于清晰說明，圖3中未示出這些連接)。典型的成像系統(tǒng)IOO至少包含圖3所示的一些組件，但不需要包含全部；例如，成像系統(tǒng)100可以不包括顯示設(shè)備160?？蛇x地，成像系統(tǒng)可以包含多倍的圖3中的組件，例如，根據(jù)特定任務(wù)優(yōu)化的多個圖像采集子系統(tǒng)120，如本文的進(jìn)一步說明所述。此外，成像系統(tǒng)100可以包含不同于本文所述的特征，例如，外部電源連接以及組件之間或與其它系統(tǒng)之間的有線或無線通訊能力。圖4是示出了可以被圖3示出的系統(tǒng)IOO執(zhí)行的處理過程400的流程圖。步驟410采用系統(tǒng)參數(shù)405將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)。步驟410可以例如通過在檢測器130上形成光學(xué)圖像的光學(xué)器件125執(zhí)行，檢測器130接著產(chǎn)生對應(yīng)此光學(xué)圖像的電子數(shù)據(jù)135。系統(tǒng)參數(shù)405包括曝光時間、光圏設(shè)定、變焦設(shè)置以及其它與數(shù)字圖像采集相關(guān)的量化參數(shù)。如下所述，步驟430確定用于線性處理的電子數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)集。步驟430可以例如由處理器140在軟件145的控制下執(zhí)行；步驟430可以利用電子數(shù)據(jù)135或者處理后的電子數(shù)據(jù)137(即，步驟430以及本文中的其它處理步驟可以處理4全測器原始采集到的電子數(shù)據(jù)，或者是以某種方式已經(jīng)被處理過的數(shù)據(jù))。步驟440或445對步驟430確定的電子數(shù)據(jù)或者其中的一個或者多個數(shù)據(jù)集分別執(zhí)行線性處理或者預(yù)處理。如下所述，步驟440或445可以例如由軟件145控制下的處理器140分別執(zhí)行，利用電子數(shù)據(jù)135或者其中的數(shù)據(jù)集執(zhí)步驟450可以例如由處理器140在軟件145的控制下執(zhí)行并利用電子數(shù)據(jù)135或者處理后的電子數(shù)據(jù)137。可以對步驟450確定的電子數(shù)據(jù)135、處理后的電子數(shù)據(jù)137或其中的一個或多個數(shù)據(jù)集分別執(zhí)行非線性處理步驟460或465。如下所述，步驟460或465可以分別例如由處理器140在軟件145的控制下執(zhí)行，利用電子數(shù)據(jù)135或者其數(shù)據(jù)集。步驟430、440和445可以被視為線性處理部分470,步驟450、460和465可以被視為非線性處理部分480;在過程400中，處理部分470和480可以以任意順序和次數(shù)執(zhí)行。而且，后面執(zhí)行的處理部分470和480不需要再確定與其第一次執(zhí)行相同的數(shù)據(jù)集；例如，可以首先基于顏色信息和相應(yīng)的線性處理將場景劃分為不同數(shù)據(jù)集，其次依據(jù)光強信息和相應(yīng)的線性處理將其劃分為不同的數(shù)據(jù)集，最后依據(jù)對比度信息和相應(yīng)的非線性處理進(jìn)一步將其劃分為不同的數(shù)據(jù)集。當(dāng)24無需進(jìn)一步的處理時，過程400結(jié)束。圖5A至5E通過一組圖標(biāo)示出了與圖4的處理過程400相對應(yīng)的非線性與/或空間變化圖像處理過程的示例，所述一組圖標(biāo)描述每個示例的多個方面，如(a)輸入目標(biāo)的電磁能量，(b)光學(xué)器件，(c)電子數(shù)據(jù)，以及(d)處理描述。圖5F示出了可以由不同類的相位修改光學(xué)器件提供的行掃描的詳細(xì)變化(行掃描的說明參考圖11)。具體地，圖5A示出了采用波前編碼("WFC")光學(xué)器件的非線性處理過程。對用于采用如圖5A所示處理過程的系統(tǒng)的光學(xué)器件(例如，圖3中示出的光學(xué)器件125)進(jìn)行了示例性的設(shè)計，以使得從光學(xué)圖像形成的電子數(shù)據(jù)(例如，圖3示出的電子數(shù)據(jù)135)適合于特定類型的非線性和/或空間變化處理。在一個實例中，在基于光學(xué)器件設(shè)計和信號處理設(shè)計二者基礎(chǔ)之上形成質(zhì)量指標(biāo)的過程中，對光學(xué)器件和處理過程進(jìn)行了組合優(yōu)化。在圖5A中，圖標(biāo)502表示目標(biāo)發(fā)出的作為方波的電磁能量的空間光強行掃描；即，目標(biāo)形成單一理想階越函數(shù)的行掃描，如白色背景對比下的黑色目標(biāo)，或者反之亦然。圖標(biāo)504表示特別設(shè)計的WFC光學(xué)器件。圖標(biāo)506表示從圖標(biāo)502表示目標(biāo)的光學(xué)圖像所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描。由于光學(xué)器件和檢測器的局限性，電子數(shù)據(jù)的行掃描沒有圖502示出的垂直邊沿和尖銳轉(zhuǎn)角；而是，邊沿是非垂直的，轉(zhuǎn)角是圓的。然而，電子數(shù)據(jù)的行掃描是"光滑"的，而且不包括如有些時候在WFC光學(xué)器件所產(chǎn)生的電子數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的附加"結(jié)構(gòu)"，示例性的，如轉(zhuǎn)換時的振蕩或拐點。就此而論，"光滑"應(yīng)理解為與被成像目標(biāo)的邊緣相對應(yīng)的行掃描是基本單調(diào)變化的，而非增加了"結(jié)構(gòu)"的行掃描，如突變時的振蕩(同樣參考圖5F)。圖標(biāo)508表示電子數(shù)據(jù)的非線性處理。圖標(biāo)510表示非線性處理形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描，并展示了對如圖標(biāo)502中所見的直角邊沿和尖銳轉(zhuǎn)角的恢復(fù)。圖5B示出了非線性處理、線性預(yù)處理和WFC光學(xué)器件。在圖5B中，線性預(yù)處理產(chǎn)生部分處理過的、適用于非線性處理步驟的電子數(shù)據(jù)。在圖5B中，圖標(biāo)512用方波表示目標(biāo)發(fā)出的電磁能量的空間強度行掃描。圖標(biāo)514表示W(wǎng)FC光學(xué)器件。圖標(biāo)516表示圖標(biāo)512所表示目標(biāo)的光學(xué)圖像所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描。與圖標(biāo)506相比，圖標(biāo)516所表示的電子數(shù)據(jù)具有可能由于WFC光學(xué)器件引起的附加"結(jié)構(gòu)"，例如拐點516A。圖標(biāo)518表示線性處理步驟(例如，圖標(biāo)516所表示的電子數(shù)據(jù)與濾波器核的線性巻積)。圖標(biāo)518所表示的處理在本文有時稱為"預(yù)處理"或"預(yù)濾波"。圖標(biāo)520表示圖標(biāo)518所表示的線性處理形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描；圖標(biāo)520所表示的電子數(shù)據(jù)不含有圖標(biāo)516所標(biāo)注的附加結(jié)構(gòu)。圖標(biāo)522表示圖標(biāo)520所表示的電子數(shù)據(jù)的非線性處理。圖標(biāo)524表示非線性處理所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描，并示出了如圖標(biāo)512所見的垂直邊沿和尖銳轉(zhuǎn)角的恢復(fù)。圖5C示出了非線性處理、線性預(yù)處理和專門的WFC光學(xué)器件。在圖5C中，對光學(xué)器件(例如，圖3的光學(xué)器件125)進(jìn)行了設(shè)計，從而以定制方式對形成圖像的電磁能量的波前進(jìn)行編碼，使得采集數(shù)據(jù)(例如，圖3的電子數(shù)據(jù)135)的線性預(yù)處理產(chǎn)生適用于非線性處理步驟的部分處理的電子數(shù)據(jù)。采用可定制的波前編碼和線性預(yù)處理可以減少系統(tǒng)100產(chǎn)生電子數(shù)據(jù)所需要的處理資源(例如，處理所必需的數(shù)字信號處理器的復(fù)雜組成和/或時間和/或電源等)。圖5C中，圖標(biāo)530用方波表示目標(biāo)發(fā)出的電磁能量的空間強度行掃描。圖標(biāo)532表示以定制方式對電》茲能量進(jìn)行波前編碼的WFC光學(xué)器件。圖標(biāo)534表示圖標(biāo)530所表示的目標(biāo)的光學(xué)圖像所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描。圖標(biāo)534所表示的電子數(shù)據(jù)是光滑的并且包含最小的附加結(jié)構(gòu)。圖標(biāo)536表示線性處理步驟(例如，圖標(biāo)534所表示的電子數(shù)據(jù)與濾波器核的線性巻積)。例如，圖標(biāo)536所表示的線性處理可以是適度過激(aggressive)的濾波器，其趨于銳化邊緣，但并不是特別的過激以至于對邊緣造成超調(diào)或者負(fù)調(diào)；圖標(biāo)536所表示的處理在本文中有時候被稱為"預(yù)處理"或"預(yù)濾波"。圖標(biāo)538表示對圖標(biāo)536表示的線性處理所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描，但不含有與圖標(biāo)530所表示的目標(biāo)相關(guān)的垂直邊沿和尖銳轉(zhuǎn)角，所述圖標(biāo)536表示的線性處理在圖標(biāo)534中表示的電子數(shù)據(jù)上得到了改進(jìn)。圖標(biāo)540表示圖標(biāo)538所表示的電子數(shù)據(jù)的非線性處理。圖標(biāo)542表示非線性處理所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描，并示出了如在圖標(biāo)530中所見的垂直邊沿和尖銳轉(zhuǎn)角的恢復(fù)。圖5D示出了非線性處理、線性預(yù)處理和專門的WFC光學(xué)器件另一示例。如同圖5C那樣，在圖5D中，光學(xué)器件(例如，圖3的光學(xué)器件125)以定制方式對產(chǎn)生圖像的電磁能量的進(jìn)行波前編碼，使得對采集數(shù)據(jù)(例如，圖3的電子數(shù)據(jù)135)的線性預(yù)處理產(chǎn)生適用于非線性處理步驟的部分處理的電子數(shù)據(jù)?？啥ㄖ频牟ㄇ熬幋a和線性預(yù)處理再次減少了系統(tǒng)100產(chǎn)生電子數(shù)據(jù)所需要的處理資源。在圖5D中，圖標(biāo)550用方波表示目標(biāo)發(fā)出的電磁能量的空間強度行掃描。圖標(biāo)552.表示以可定制方式對電》茲能量進(jìn)行波前編碼的WFC光學(xué)器件。圖標(biāo)554表示圖標(biāo)550所表示目標(biāo)的光學(xué)圖像所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描。圖標(biāo)554所表示的電子數(shù)據(jù)是光滑的并且包含最小的附加結(jié)構(gòu)。圖標(biāo)556表示采用過激濾波器的線性處理步驟，所述過激濾波器能夠銳化邊緣并對邊緣分別產(chǎn)生過沖或者下沖作用，即，像素值分別高于或者低于局部最大和最小值。圖標(biāo)556所表示的處理本文有時稱之為為"預(yù)處理"或"預(yù)濾波"。圖標(biāo)558表示圖標(biāo)556所表示的線性處理所形成的電子數(shù)據(jù)的線性掃描；它具有陡峭邊沿和邊緣處的過沖558A和下沖558B。圖標(biāo)560表示圖標(biāo)558中所表示數(shù)據(jù)的非線性處理，用于消除過沖和下沖，如下所述。圖標(biāo)562表示非線性處理所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描，并示出了對如圖標(biāo)530所見的垂直邊沿和尖銳轉(zhuǎn)角的恢復(fù)，但沒有圖標(biāo)558的過沖和下沖。圖5E示出了空間變化處理和WFC光學(xué)器件。在圖5E中，空間變化處理產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)，所述處理后的電子數(shù)據(jù)著重于識別由于發(fā)生在采集圖像的不同區(qū)域而產(chǎn)生的不同主空間頻譜。在圖5E中，圖標(biāo)570用方波表示目標(biāo)發(fā)出的電^i能量的空間強度行掃描；目標(biāo)的一個空間區(qū)域570a在較低空間頻率上具有主頻譜，而另一空間區(qū)域570b在較高空間頻率上具有主頻鐠。圖標(biāo)572表示W(wǎng)FC光學(xué)器件。圖標(biāo)574表示圖標(biāo)570所表示目標(biāo)的光學(xué)圖像所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描。圖標(biāo)574所表示的電子數(shù)據(jù)具有可能由WFC光學(xué)器件導(dǎo)致的圓角。如下所述，圖標(biāo)576表示識別圖像的空間頻語并依據(jù)頻譜將圖像劃分為不同^:據(jù)集的過程。圖標(biāo)578和584分別表示對應(yīng)于較4氐和較高空間頻譜區(qū)域的數(shù)據(jù)集的電子數(shù)據(jù)行掃描。圖標(biāo)580和586表示線性處理步驟(例如，圖標(biāo)578和584表示的電子數(shù)據(jù)分別與濾波器核的線性巻積)。圖標(biāo)582和588表示從圖標(biāo)580和586所表示的線性處理形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描。每個數(shù)據(jù)集的電子數(shù)據(jù)通過與其具體空間頻譜相適應(yīng)的的濾波器進(jìn)行銳化處理。圖標(biāo)590表示對圖標(biāo)582和588所表示數(shù)據(jù)的合并。圖標(biāo)592表示對合并操作所形成的電子數(shù)據(jù)的行掃描；盡管數(shù)據(jù)沒有垂直邊緣和非常尖銳的轉(zhuǎn)角，但在圖標(biāo)590表示的合并步驟之前或之后可以進(jìn)行額外的(非線性)處理，以進(jìn)一步改進(jìn)圖像質(zhì)量。圖5F示出了^"i想成像系統(tǒng)的行掃描圖594。在圖5A-5D中，產(chǎn)生圖594所示出行掃描結(jié)果的目標(biāo)(未示出)由階越函數(shù)幅度變化表征；即，其具有垂直邊沿。行掃描595表示未采用波前編碼的成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；行掃描596表示采用基于余弦函數(shù)波前編碼的成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；行掃描597表示采用基于三次函數(shù)波前編碼的成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。由于無波前編碼系統(tǒng)的光學(xué)器件，行掃描595示出的目標(biāo)形狀是"平滑"的。由于余弦波前編碼作用，行掃描596示出的目標(biāo)形狀更加"平滑"。由于三次波前編碼作用(為了清晰示出，在圖5F中的598處僅標(biāo)出了具有明顯結(jié)構(gòu)示例的地方)，行掃描597比行掃描595和596具有更多的結(jié)構(gòu)，在位置598處表現(xiàn)為扭結(jié)和臺階。增加的結(jié)構(gòu)可能使處理更加復(fù)雜，并且/或者可能導(dǎo)致非預(yù)料的結(jié)果(例如，結(jié)構(gòu)被處理器"誤解"為圖像的一部分，而不是由光學(xué)器件引入的偽象)。所以，修改過程有利于對電子數(shù)據(jù)的處理，所述修改過程去除或修改由于通過采用波前編碼的光學(xué)器件成像而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)。空間變化處理1-區(qū)域識別對場景的處理(例如，場景200)，可以是依照定義的像素集、存在于場景的數(shù)字圖像中的目標(biāo)邊界、或在場景的數(shù)字圖像的區(qū)域中表現(xiàn)出的特征來分割與場景相關(guān)的原始或處理后的電子數(shù)據(jù)。即，空間變化或者內(nèi)容優(yōu)化的處理是基于關(guān)于處理的決定的，該處理待應(yīng)用到在正被處理光學(xué)圖像的電子數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)的信息上。以下討論涉及利用電子數(shù)據(jù)的信息來確定將采用何種處理的方法。28圖6示出包含分別標(biāo)記為A、b、C、d和F的區(qū)域的目標(biāo)圖像600,每個區(qū)域都具有不同的特征。圖像600在系統(tǒng)100中以電子數(shù)據(jù)的形式存在(例如在圖3中，在檢測器130之后，目標(biāo)發(fā)出的電磁能量被轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)135)。識別子集610，以下iJL明中示出為610(a)和610(b),可以用于評估圖^象600并確定其中具有不同特征的區(qū)域，所述區(qū)域可能受益于一個具體形式或者程度的處理過程。識別子集610是一組選擇好的圖像像素，其以箭頭620的方向"經(jīng)過，，圖像600。即，識別子集610可以首先選擇包含于子集610(a)中的像素并對其進(jìn)行處理以評估圖像內(nèi)容，例如，但不限于，空間頻率的功率譜、邊緣呈現(xiàn)、色彩呈現(xiàn)等。與在子集610(a)中發(fā)現(xiàn)的特征相關(guān)的信息可以與其在圖像600中的位置相關(guān)聯(lián)，且作為選擇可以存儲起來以備后用。然后可以選擇其它位置作為新的識別子集610。如箭頭620所示，每個這樣的位置都可以:故處理以評估特征，如空間頻率的功率譜、邊緣呈現(xiàn)、色彩呈現(xiàn)等。選擇識別子集610的相應(yīng)位置可以根據(jù)圖像600中特征識別的所需精度來選擇；例如，識別子集610可以如圖6示出的那樣在X和Y方向的每個上重疊，或者其可以互相交界，或者其可以互相分隔(例如，因而可以僅對圖像600進(jìn)行區(qū)域采樣而不是進(jìn)行全部分析)。一旦對最終的識別子集610(例如示出的圖^象600中的子集610(b))進(jìn)行處理，則對子集610的特征進(jìn)行采樣，并用于識別圖像600中具有相似特征的區(qū)域。具有相似特征的區(qū)域然后被分割，即，定義為基于相似特征進(jìn)行特定處理的數(shù)據(jù)集。例如，如下所述，如果識別子集610的處理過程檢測到明顯處于目標(biāo)一定區(qū)域內(nèi)的空間頻率，則可以進(jìn)一步進(jìn)行濾波處理以僅在此空間頻率上去除模糊。當(dāng)圖像600經(jīng)過如上所述的處理后，對區(qū)域A采樣的識別子集可以在區(qū)域A中的可見垂直線相應(yīng)的水平空間頻率上檢測功率。對區(qū)域b采樣的識別子集也可以在與區(qū)域A相同的空間頻率上檢測功率，但其依賴于識別算法的參數(shù)，可能不選擇此空間頻率進(jìn)行處理，因為在主空間頻率上的功率與區(qū)域b中存在的噪聲相當(dāng)。對區(qū)域C采樣的識別子集可以在兩個水平空間頻率和一個垂直空間頻率上檢測功率。對區(qū)域d采樣的識29別子集可以檢測至少與區(qū)域A識別出的相同水平空間頻率相關(guān)的功率，但由于區(qū)域D的高噪聲內(nèi)容，其不會檢測到第二水平空間頻率和垂直空間頻率。對區(qū)域E采樣的識別子集可以在與區(qū)域A和區(qū)域C相同的水平空間頻率上檢測功率，但由于區(qū)域E的高噪聲信息，其不會檢測到次級水平空間頻率和垂直空間頻率的功率，甚至可能不能檢測在主水平空間頻率上。對通過圖像的矩形辨識子集進(jìn)行光柵掃描處理(沿X-Y網(wǎng)格分割和識別具有相同特征的數(shù)據(jù)集)可以由不同的方式實現(xiàn)。例如，辨識子集可以是非矩形的其它形狀，并可以沿提供對圖像的采集的任意路徑經(jīng)過圖像，而不是上述的光柵掃描。辨識子集無需是電子數(shù)據(jù)的相鄰選擇；其可以是電子數(shù)據(jù)的單個元素或者其中的一個或多個子集；其可以是稀疏的，也可以是電子數(shù)據(jù)的獨立的個體元素的映射或索引。而且，可以對采樣進(jìn)行優(yōu)化以快速發(fā)現(xiàn)潛在的關(guān)注特征，因此需進(jìn)行更多的處理過程以為關(guān)注特征添加細(xì)節(jié)。例如，對圖像的稀疏采樣首先作為初始識別子集，然后進(jìn)一步的識別子集處理可以<又在初始識別子集的特征所建議的圖像關(guān)注內(nèi)容區(qū)域內(nèi)進(jìn)行(例如，處理資源可以因此集中于具有較多圖像特征的地勢較低部分，而不是初始識別子集識別出的僅具有無特征的藍(lán)色的地勢較高部分)?？梢杂蓹z測器將電子數(shù)據(jù)生成為整體圖像(本文中稱之為"全幀")或者生成少于整體圖像的分塊的圖像。電子數(shù)據(jù)可以被緩存且臨時保存起來。對電子數(shù)據(jù)的處理可以與其讀取、緩存和/或存儲過程串行或者并行執(zhí)行。因此，不需要在處理之前讀取所有的電子數(shù)據(jù)；也不需要在處理之前將所有的電子數(shù)據(jù)"識別"為不同的數(shù)據(jù)集。對于傅立葉和小波處理技術(shù)而言，先讀取全幀電子數(shù)據(jù)，然后一次性處理整個圖像是有利的。而對于可以使用數(shù)據(jù)子集的處理技術(shù)而言，以小于全帕的分塊進(jìn)行讀取，然后并行或者串行處理數(shù)據(jù)集。圖7A,7B和7C進(jìn)一步示出三種基于定義像素集來分割圖像的方法。圖7A中，平面700示出了3個l象素組成的不MJ'j塊710，其位于平面700中的固定位置。例如，塊710可以是飽和區(qū)域分割的結(jié)果(參見圖8A和8B的示例)?？蛇x地，使用者可以定義類似塊710的一組固定像素集作為要處理的目標(biāo)區(qū)域。例如，由于與圖像中央相比，邊角區(qū)域期望性能或者圖像品質(zhì)不同，因而長方形或者正方形圖像的邊角區(qū)域的電子數(shù)據(jù)采用不同于中央?yún)^(qū)域的電子數(shù)據(jù)的處理方法。由于不同的預(yù)設(shè)光學(xué)圖像內(nèi)容，長方形或者任意形狀圖像區(qū)域的電子數(shù)據(jù)可以采用與圖像其它形狀區(qū)域的電子數(shù)據(jù)不同的處理方法，其中圖像內(nèi)容的變化由預(yù)先的相位修改、光照條件、或者均勻或不均勻的采樣結(jié)構(gòu)或者在圖像范圍內(nèi)變化的采樣屬性來決定或控制。圖7B示出了具有2X2像素塊730的平面720,所述像素塊730可以以類似光柵的方式掃描包含在平面720中的整個像素集(例如，像素塊730可以被認(rèn)為是圖6中辨識子集610的示例)。像素塊的掃描過程可以用于識別受益于特定處理過程的圖像分割區(qū)域；即，如下所述，處理過程依據(jù)圖像內(nèi)容而發(fā)生空間變化。圖7C中，平面740示出了平均隔開的、用陰影區(qū)域表示的被選像素750(為清晰示出，沒有標(biāo)識出所有的被選像素)?？梢酝ㄟ^采樣選擇不相鄰的像素750,如示例中所示的50%采樣，或者可以采用傅立葉或者小波分解進(jìn)行選擇。例如，這種采樣可以為整個圖像或其局部提供一定空間頻率上的信息?？蛇x地，圖像分割區(qū)域也可以由NxN正方形像素塊、或者稀疏不規(guī)則的相鄰或不相鄰塊、或者電子數(shù)據(jù)的單獨樣本形成。例如，采用lx1大小的塊或者單獨樣本作為辨識子集的示例是，其可以在圖像的電子數(shù)據(jù)中找到最小或者最大值。盡管示出為具體數(shù)目的像素710、像素塊730或者像素塊750，但其可以包含不同數(shù)目的像素，從1到圖像或者圖像集的全部大小(例如，高達(dá)每幀圖像的尺寸乘以圖像集的幀數(shù))。分割區(qū)域不一定必須是正方形或長方形這樣的凸多邊形(例如，像素塊730),也可以是凹多邊形(例如，像素塊710)或者稀疏樣本。此外，含有多于一個像素的分割區(qū)域可以通過加權(quán)進(jìn)一步進(jìn)行修改，或者對此分割區(qū)域內(nèi)的像素進(jìn)行二次抽樣，如以下參照圖9A至圖9C所述。可以基于場景的數(shù)字圖像中的目標(biāo)邊界進(jìn)行分割。例如，索貝爾(Sobel)、蒲瑞維特(Prewitt)、羅伯特(Roberts)、高斯-一拉普拉斯算子、零交叉以及Canny算法都可以用來識別目標(biāo)邊界。模板匹配、紋理、輪廓、邊界snake模型、數(shù)據(jù)流模型也可以用于圖像分割。也可以基于圖像特征如亮度或者色彩進(jìn)行分割。圖8A示出了疊加在像素集800上的目標(biāo)(圖2中的場景200中的太陽260)。在此示例中，對像素集800的每一像素的數(shù)值進(jìn)行閾值操作以生成數(shù)據(jù)集。例如，通過將像素集800劃分為具有三個不同亮度級別的數(shù)據(jù)集，利用三級閾值操作來生成數(shù)據(jù)集。圖8B示出了依據(jù)圖8A中示出的太陽260的閾值而分開為不同數(shù)據(jù)集的像素集800。由密陰影區(qū)域的像素810所示出的第一數(shù)據(jù)集包括數(shù)值超過200的所有像素。由淡陰影區(qū)域的像素820所示出的第二數(shù)據(jù)集包括數(shù)值在100和200之間的所有像素。由白色區(qū)域的像素830示出的第三數(shù)據(jù)集包括數(shù)值小于100的所有像素?？蛇x地，通過進(jìn)一步采用以上所述的任一邊緣檢測算法，或者其它邊緣4企測算法，可以確定出太陽260的邊界。也可以依據(jù)檢測器、光學(xué)器件、波前編碼元件與/或圖像的特征進(jìn)行分割與/或加權(quán)。至于圖像，可以基于目標(biāo)圖像的邊界，或者圖像的色彩、紋理或者噪聲等特征進(jìn)行分割。至于檢測器，可以基于其周期性FPN或者相關(guān)混淆偽影進(jìn)行分割。至于波前編碼元件和光學(xué)器件，可以基于雜散光問題、重影、與/或成像系統(tǒng)的點擴散函數(shù)("PSF")的實際程度進(jìn)行分割。例如，當(dāng)光學(xué)器件提供已知的雜散光或者重影圖樣，此圖樣的信息可以作為分割或者加權(quán)的基礎(chǔ)。圖9A，9B和9C示出了加權(quán)或分割的像素塊。圖9A中，像素塊900包含8x8的像素陣列。中央?yún)^(qū)域的2x2像素910的塊(表示為密陰影區(qū)域像素)以l.O權(quán)值加權(quán)，其它所有像素920(表示為淡陰影區(qū)域像素)以權(quán)值0.5加權(quán)。像素塊900可對應(yīng)于例如圖7B中的塊730;該加權(quán)與選擇用于分割區(qū)域的窗口形狀是同義的。其它可采用的窗口形狀包括長方形，高斯，漢明，三角等。窗口并不限于閉合輪廓的形狀。如圖9A中示出的像素加權(quán)適用于鄰近像素塊中央像素的像素加權(quán)。可選地，像素權(quán)值可以類似高斯的形式進(jìn)行變化，在中央像素或者頂點處其值歸一化為l.O且逐步遞減，至像素塊邊界時遞減為0。這種加沖又方式可以減少"成塊"偽影，其中識別子集定義進(jìn)行相應(yīng)處理的尖銳邊界。圖9B中，像素塊940是像素950的14x14塊，如輪廓線960所示出的，像素塊940包含了光學(xué)系統(tǒng)PSF的95%或者更多的累積強度。因為PSF在某一特定位置可能未精確等于0,因而輪廓線960表示PSF中的任意級別的大小，并且可以基于此級別對像素集950進(jìn)行分割或者加權(quán)。圖9C中，像素塊970示出了像素980(細(xì)線圍成的方形區(qū)域)被分割為多個極線狀或者放射狀分割區(qū)域990(粗線圍成的楔型區(qū)域)。極線型分割適用于包含放射狀結(jié)構(gòu)特征的圖像，例如虹膜圖像。也可以基于圖像或者圖像集的"方向性"進(jìn)行分割。方向性可以包括時間、空間、對比度、色彩等的"運動方向"。例如，在一系列相關(guān)圖像中，可以基于記錄在系列圖像之中的目標(biāo)在空間與/或時間上的運動進(jìn)行分割?；谏实倪\動方向進(jìn)行的圖像分割可以包括基于圖像在空間上變化的色調(diào)進(jìn)行分割(例如，天空的圖像從接近于地平線的微紅色變化為接近于天頂?shù)臏\藍(lán)色，可以根據(jù)這些變化進(jìn)行圖像分割)?？臻g變化處理-處理過禾呈確定現(xiàn)將討論通過輸入圖像的區(qū)域來確定處理方法的示例，例如可以在空間變化處理中使用的方法。圖10A示出兩個均包含黑色垂直線的目標(biāo)1010和1020;目標(biāo)1020還包含淺灰色的斜線。圖10B示出了具有從A到E的五個圖像部分的圖像"鍵"1030,圖像部分A和B位于4建1030的上部，并且圖4象部分C、D、E位于4建1030的下部。一種包括WFC光學(xué)器件和多個檢測器的光學(xué)系統(tǒng)對目標(biāo)IOIO和1020進(jìn)行成像。WFC光學(xué)器件具有延伸電子數(shù)據(jù)景深的效果，但可以在電子數(shù)據(jù)之外進(jìn)行處理，以不同程度生成處理后的圖像；具體地，效果變化的程度可以基于獲得圖像中呈現(xiàn)的特征。在此示例中，所述系統(tǒng)包含多個影響采集圖像的檢測器(盡管應(yīng)該理解，變化過程，例如目標(biāo)1010和1020的光照變化，可能使其產(chǎn)生與下文描述相似的結(jié)果)。對目標(biāo)IOIO成像的檢測器在"鍵"1030所示出的圖像部分A中引入相對較低的噪聲。另一檢測器在圖像部分B引入非常高的噪聲。對目標(biāo)1020成像的檢測器在圖像部分C中引入低噪聲，在圖像D部分引入中等噪聲，在圖像E部分引入非常高的噪聲。圖6的圖像600示出了目標(biāo)1010和1020最終檢測到的未經(jīng)處理的電子數(shù)據(jù)。33表示光學(xué)強度和/或電子數(shù)據(jù)強度的線條圖對于圖像600的處理過程的理解是有用的。圖11示出了線條圖(本文中有時稱之為"行掃描")可以如何用于將光學(xué)強度和/或電子數(shù)據(jù)量表示為空間位置的函數(shù)。在如圖像1110中所示出的第一空間頻率"SF1"的黑線條，在沿著圖像1110中的虛線方向的對應(yīng)光學(xué)強度的線條圖1120中產(chǎn)生寬的波峰和波谷。如圖像1130中所示出的第二空間頻率"SF2"的較窄線條，在線條圖1120中產(chǎn)生相應(yīng)的窄波峰和波谷。如圖像1150中所示出的隨機噪聲"N"，產(chǎn)生無規(guī)律的線條圖1140。應(yīng)該理解，當(dāng)線條圖用于表示光學(xué)圖像的相關(guān)信息時，縱坐標(biāo)對應(yīng)于特定空間位置上的電磁能強度。同樣的，當(dāng)線條圖被用于表示電子數(shù)據(jù)的相關(guān)信息時，縱坐標(biāo)對應(yīng)于電子數(shù)據(jù)中所包含的亮度或顏色信息的數(shù)字值，示例性的例如檢測器所產(chǎn)生的。目標(biāo)的電子數(shù)據(jù)可以被數(shù)學(xué)上表示為空間頻率信,l和噪聲的適當(dāng)之和，例如，如圖11所示的空間頻率SF1、SF2和噪聲N。檢測到的電子數(shù)據(jù)也可以被表示為目標(biāo)數(shù)據(jù)與WFC光學(xué)器件的點擴散函數(shù)("PSF，，)的巻積，并與經(jīng)過加權(quán)的N數(shù)據(jù)相加，所述加權(quán)是根據(jù)對圖像局部進(jìn)行成像的檢測器是增加低噪聲、中等噪聲還是高噪聲而確定的?？蛇x地，在保持檢測器噪聲不變的情況下，可以減小信號幅度(例如，通過減小光照)。處理后的電子數(shù)據(jù)可以表示為檢測所得電子數(shù)據(jù)與濾波器的巻積，所述濾波器對結(jié)果，例如WFC光學(xué)器件的PSF，進(jìn)行逆變換，以及/或者對檢測的電子數(shù)據(jù)表征的空間頻率進(jìn)行銳化，如下所述。因此，假定圖像600的部分A至E中呈現(xiàn)的電子數(shù)據(jù)如上所述，那么描述目標(biāo)的公式、*^測所得電子數(shù)據(jù)、以及處理后的電子數(shù)據(jù)總結(jié)如下表1。圖像區(qū)域目標(biāo)電子數(shù)據(jù)檢測電子數(shù)據(jù)處理后電子數(shù)據(jù)A"1*SF1+0*SF2)**PSF)+0.5*N"(1*SF1+0*SF2)**PSF)+0.5*N)*")I波器(a)B1*SF1+0*SF2((1*SF1+0*SF2)**PSF)+10*N(((1*SF1+0*SF2)**PSF)+10*N)**濾波器(b)C1*SF1+1*SF2((1*SF1+0*SF2)**PSF)+0.5*N((("SF1+0承SF2)"PSF)+0.5承N)"濾波器(c)D((1*SF1+0*SF2)**PSF)+1*N(((1*SF1+0*SF2)**PSF)+1*N)**濾波器(d)E1*SF1+1*SF2((1*SF1+0*SF2)**PSF)+10*N(((1*SF1+0*SF2)**PSF)+10*N)**濾波器(e)表1.示例的信號頻率信息和噪聲的數(shù)學(xué)表達(dá)式，其中*代表乘，而**代表巻積。非線性和/或空間變化處理可生成與原始圖像相似的處理后圖像，其可能達(dá)到噪聲湮沒信號的程度，因而處理無法將噪聲和信號分離。上述示例中，例如通過使用如參照圖6描述的識別子集，信號處理過程檢測目標(biāo)中的主要空間頻率。其次，處理過程生成過濾器，其僅在每個數(shù)據(jù)集中識別出的空間頻率上處理數(shù)據(jù)。對全部數(shù)據(jù)集中的每個數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理，每次處理一個數(shù)據(jù)集。一個數(shù)據(jù)集處理完成后，接著處理下一個子集?？蛇x地，還如參照圖6描述的那樣，處理可以用光柵掃描方式或以另一種適當(dāng)?shù)捻樞蜻M(jìn)行。圖12A示出了適用于處理落在圖6的區(qū)域A中的電子數(shù)據(jù)的處理過程。圖10A中的目標(biāo)1010是區(qū)域A的成像，其產(chǎn)生用箱形1210表示的電子數(shù)據(jù)。對區(qū)域A成像的檢測器引入了噪聲，其產(chǎn)生用箱形1220表示的電子數(shù)據(jù)。對在區(qū)域A內(nèi)處理的每個識別子集，通過對檢測得到的電子數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換而生成功率譜估計。箱形1230示出了對區(qū)域A中的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換時發(fā)現(xiàn)的峰值，其沿水平軸方向水平空間頻率增加，沿垂直軸方向垂直空間頻率增加(水平和垂直是指圖12中的文字可以正常閱讀時的相應(yīng)方向)。在箱形中可見形成水平直線的三點。中間點對應(yīng)于DC分量，即，在零水平和零垂直空間頻率處的功率；此分量一直出現(xiàn)并可在再處理中^C忽略。在中間點左邊和右邊的點對應(yīng)于依據(jù)目標(biāo)垂直線的間隔的正空間頻率值和負(fù)空間頻率值；即，左邊和右邊的點對應(yīng)于空間頻率士SF1。接著，通過分析功率譜估計并建立閾值來確定主空間頻率，因而僅主空間頻率超過此閾值。如箱形1240中所見，低于該閾值的功率譜信息被放棄，使得僅在主空間頻率上的峰值被保留下來。接著，處理過程生成對主空間頻率進(jìn)行銳化的適當(dāng)?shù)臑V波器1260(在頻率空間中示出濾波器1260,盡管其也可以在空間項中示出，如在箱形1250中)。因此，濾波器1260對主空間頻率上的電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。濾波器1260具有對應(yīng)于功率譜估計中的主空間頻率的可識別特征。最后，濾波器1260被應(yīng)用于檢測的圖像，產(chǎn)生由箱形1270中的行掃描所表示的處理后圖像。濾波器1260可以直接應(yīng)用于頻域中，或者可選地，箱形1250可以應(yīng)用于空間域中。應(yīng)該認(rèn)識到，箱形1260中的數(shù)據(jù)被處理后非常接近于箱形1210中的數(shù)據(jù)。圖13示出了適用于處理圖6的區(qū)域C中的電子數(shù)據(jù)的處理過程。區(qū)域C的處理過程步驟與上述區(qū)域A的處理過程步驟一樣，但成像目標(biāo)的不同空間頻率信息產(chǎn)生了不同的結(jié)果。圖10A中的目標(biāo)1020是區(qū)域C的成像，其產(chǎn)生用箱形1310表示的數(shù)據(jù)。對區(qū)域C成像的檢測器引入與對區(qū)域A成像的檢測器相同量的噪聲，其產(chǎn)生箱形1320表示的數(shù)據(jù)。然而，目標(biāo)1020中的斜線導(dǎo)致區(qū)域C在水平和垂直空間頻率上都有很大的功率。因此，與圖像區(qū)域A得到的結(jié)果相比，區(qū)域C中相同的處理過程在箱形1330所示出的功率譜估計時產(chǎn)生額外的峰值。如箱形1340所示，閾值建立后，此峰值被保留下來。具體地，>峰值1344對應(yīng)于水平方向空間頻率值為士SF1并且垂直方向空間頻率值為0，>%值1342對應(yīng)于水平和垂直方向空間頻率值皆為士SF2。因此，由此信息形成的濾波器1360在相應(yīng)空間頻率處表現(xiàn)特征1365。在箱形1350的空間項中也示出了濾波器1360。區(qū)域C形成的處理后電子數(shù)據(jù)的行掃描圖1370表明處理后電子數(shù)據(jù)接近于原始目標(biāo)數(shù)據(jù)；即，在檢測步驟引入的大部分噪聲已經(jīng)被成功去除。圖14示出了適用于圖6的區(qū)域D中的電子數(shù)據(jù)的處理過程。區(qū)域D的處理步驟與上述區(qū)域A和C的步驟類似，但與成像目標(biāo)對應(yīng)的信號相比，檢測器引入了比較高的噪聲，產(chǎn)生了不同的結(jié)果。圖10A中的目標(biāo)1020是區(qū)域D的成像，其產(chǎn)生箱形1410表示的數(shù)據(jù)。對區(qū)域D成像的檢測器具有與區(qū)域C一樣的空間頻率內(nèi)容，但比用于區(qū)域A和C成像的檢測器噪聲內(nèi)容高，其產(chǎn)生箱形1420表示的數(shù)據(jù)。實際上，區(qū)域D包含如此多的噪聲，以至于盡管在功率譜估計中產(chǎn)生了對應(yīng)于斜線的峰值，但這些峰值也與圖像區(qū)域中的噪聲相當(dāng)。箱形1430示出了在功率譜估計中的隨機噪聲峰值。較高的噪聲使得閾值必須提高到較高值，在空間頻率土SF1保留峰值1444，但并不保留對應(yīng)于斜線的峰值。因此，為區(qū)域D生成的濾波器1460與為區(qū)域A生成的濾波器相似，因為其僅基于相對于垂直線的空間頻率，唯一明顯高于噪聲的空間頻率。在箱形1450中空間項中也示出了濾波器1460。區(qū)域D形成的處理后的電子數(shù)據(jù)的行掃描圖1470示出了垂直線；與圖12中所示出的區(qū)域A的處理電子數(shù)據(jù)相比，垂直線的幅度減小而斜線不可辨識。圖15示出了適用于處理圖6中的區(qū)域B和E中的電子數(shù)據(jù)的處理過程。圖10A中的目標(biāo)1020是區(qū)域B和E的成像，其產(chǎn)生箱形1510表示的數(shù)據(jù)。對區(qū)域B和E成像的檢測器甚至比對區(qū)域D成像的檢測器引入更多的噪聲，其產(chǎn)生箱形1520表示的數(shù)據(jù)。在區(qū)域B和E中，檢測器引入的噪聲超出識另ll任意空間頻率的處理能力。功率譜估計1530僅包括DC點和噪聲引起的多個峰值；如箱形1540所示，閾值處沒有找到任何峰值，并且相應(yīng)的濾波器1560只有常量。在這種情況下，如箱形1570所示，輸出值可以用常量代替，或者原始的、經(jīng)檢測但未過濾的電子數(shù)據(jù)(如箱形1520中的數(shù)據(jù))可以被取代。非線性和/或空間變化處理也可以優(yōu)化具有高對比度和低對比度區(qū)域的處理后圖像。即，目標(biāo)的特定圖像區(qū)域可能表現(xiàn)出較大的強度變化(例如，高對比度)，具有明顯的強度分界，而其它圖像區(qū)域表現(xiàn)出較低的強度變化(低對比度)，但同樣具有明顯的強度分界。強度變化和明顯分界可能關(guān)于整體的亮度和暗度，或者關(guān)于個別顏色通道。人類的圖像感知包括對廣泛范圍內(nèi)的可視因素的感覺。分辨率和對比度是兩個重要的可視因素；高分辨率包括亮度或色度的明顯或突然轉(zhuǎn)變(但可能變化程度不大)，而高對比度還包括亮度或色度大的變化。這種變化可能發(fā)生在目標(biāo)之中或目標(biāo)和背景之間。不僅人類感覺，而且如機器視覺和基于任務(wù)的處理這樣的應(yīng)用，也可以受益于提供高分辨率和/或高對比度圖像的處理過程。當(dāng)WFC光學(xué)器件延伸景深時，其可能模糊化邊緣或者減小對比度。通過WFC光學(xué)器件獲得的采集數(shù)據(jù)可以采用在高空間頻率處呈現(xiàn)高增益的濾波器進(jìn)行處理，以使不同級別的亮度(或顏色)之間的轉(zhuǎn)變更加明顯或急劇(例如，對比度的增加)；然而，這種濾波器也可能放大圖像噪聲。放大的噪聲達(dá)到一定程度，使得其引起的亮度(或顏色)的變化基本與被成像場景中的亮度(或顏色)的轉(zhuǎn)變大小相等時，噪聲將該轉(zhuǎn)變"掩碼"；即，增加的噪聲使得實際的轉(zhuǎn)變很難與噪聲區(qū)分開。人類視覺視覺系統(tǒng)對無噪聲區(qū)域也可能感知為々i彩色，并且認(rèn)為圖像質(zhì)量很差，所以降噪為零并不總能產(chǎn)生高質(zhì)量圖像。因此，當(dāng)使用WFC光學(xué)器件時，應(yīng)該對各個圖像區(qū)域采取不同的處理方法，這樣不僅可以保留亮度或顏色之間的明顯分界，而且還可以保留每個區(qū)域的亮度或色度變化以及期望的噪聲特征，如以下示出的基于圖像內(nèi)容確定處理過程的示例。圖16-24示出了使得濾波器適應(yīng)圖像區(qū)域的對比度以如何改進(jìn)生成的圖像。如將在下文更詳細(xì)描述的那樣，圖16至圖19示出了高對比度圖像區(qū)域的示例，所述圖像區(qū)域被成像至檢測器并用增加噪聲增益的"過激"濾波器進(jìn)行處理。此處理過程銳化了高對比度圖像的邊緣變換，而放大的噪聲沒有對此變換形成"掩碼"。在圖20至圖24中，低對比度圖像區(qū)域在檢測器處成像。生成的電子數(shù)據(jù)首先用與圖16至圖19的示例中相同的濾波器進(jìn)行處理，A^而示出i丈大噪聲如何對變換進(jìn)行掩碼。然后，電子數(shù)據(jù)用對邊緣變換輕度銳化的"過激"較低的濾波器進(jìn)行處理，但沒有達(dá)到如"過激"濾波器對噪聲放大的程度，因此放大的噪聲沒有對變換進(jìn)行"掩蔽"。38圖16示出了場景中高對比度圖像區(qū)域的目標(biāo)信息的行掃描1600，例如，圖2中的場景200中的4冊欄250。行掃描1600中示出了四個對應(yīng)目標(biāo)的目標(biāo)信息1610、1620、1630和1640;目標(biāo)信息1610-1640所表示的目標(biāo)逐次變小且更加細(xì)化(即，需要更高分辨率的成像過程以示出所呈現(xiàn)的空間細(xì)節(jié))。與行掃描1600的垂直軸方向的值對應(yīng)的灰度，從0到240灰階變化。目標(biāo)信息1610-1640的強度從0到50再到200灰階變換，其突變作為像素位置的函數(shù)(即，目標(biāo)信息1610-1640所表示的目標(biāo)具有從一點到另一點的明顯的強度邊界)。盡管在本示例中使用術(shù)語"灰度"和"灰階"，但是一個或多個顏色通道中的強度變化可以進(jìn)行類似的處理并且其在本公布內(nèi)容的范圍內(nèi)。光學(xué)器件，包括WFC光學(xué)器件，產(chǎn)生具有延伸景深的修改的光學(xué)圖像。圖17將行掃描1600所表示目標(biāo)的線掃描1700示出為光學(xué)信息1710、1720、1730和1740。用于產(chǎn)生光學(xué)信息1710、1720、1730和1740的WFC光學(xué)器件執(zhí)行瞳平面相位函數(shù)phase(r")如下'tr等式一其中n=7,0<r《1,a,=5.4167,a2=0.3203，a3=3.0470,a4=4.0983,a5=3.4105,a6=2.0060,a7=-1.8414,co=3,0<0<2r弧度，且<formula>formulaseeoriginaldocumentpage39</formula>符合等式一的光學(xué)器件歸于本文有時稱之為"余弦光學(xué)器件"的類別，其通常表示具有相位變化的光學(xué)器件，所述相位變化是指關(guān)于角度0余弦變化并且關(guān)于半徑R非球面變化。波前編碼可能降低相鄰點之間明顯的強度邊界，如見于光學(xué)信息1710、1720、1730和1740中的圓滑變換和傾斜邊沿。由生成電子數(shù)據(jù)的電子圖像檢測器所采集的光學(xué)圖像可能引入噪聲。例如，檢測器可能引入具有兩個分量的噪聲信號依賴噪聲以及信號獨立的附加噪聲。信號依賴噪聲是給定像素位置的信號強度的函數(shù)。信號獨立噪聲是本質(zhì)上添加的，并且與像素位置的強度無關(guān)。散粒噪聲是信號依賴噪聲一種示例。電子讀取噪聲是信號獨立噪聲一種示例。圖18將行掃描1600所表示目標(biāo)的行掃描1800示出為電子數(shù)據(jù)1810、1820、1830和1840。應(yīng)該注意到，電子數(shù)據(jù)1810,1820,1830和1840包含如光學(xué)信息1710,1720,1730和1740中所見的圓滑變換和傾斜邊沿，并且此高強度區(qū)域包含的噪聲基本與強度成比例。電子數(shù)據(jù)1810,1820,1830和1840可以用相對于較低空間頻率在高空間頻率得到了增強的濾波器進(jìn)行處理，因此產(chǎn)生了突變。此濾波器的示例之一是以下等式用空間頻率變量u和v在頻域描述的參數(shù)化維納(Wiener)濾波其中，W(u，"是參數(shù)化維納濾波器，H(u,"是光學(xué)傳遞函數(shù)，H*(u,。是光學(xué)傳遞函數(shù)的共軛，SN(U,〃)是噪聲頻譜，So(u,"是目標(biāo)頻譜，其中7是加權(quán)參數(shù)。噪聲頻語SN(u,"由SN(u,。=(1/Nw)給出，其中Nw是常量。So(u,。典型地給出為其中，,"V("—、')且^是標(biāo)量常數(shù)。W(u，v)的傅立葉逆變換給出空間域形式的維納濾波器。圖像處理(本文有時稱之為"重建")的一種示例是將圖像(例如，上述電子數(shù)據(jù)1810、1820、1830和1840的行掃描1800所表示的圖像)與空間域形式的維納濾波器進(jìn)行巻積。此重建產(chǎn)生銳化邊沿，但也增加了噪聲功率。圖19將行掃描1600所代表目標(biāo)的行掃描1900示出為處理后的電子數(shù)據(jù)1910、1920、1930和1940，即，電子數(shù)據(jù)1810、1820、1830和1840用上述定義的W(u,v)處理后的電子數(shù)據(jù)。如在重建的電子數(shù)據(jù)中所見，信號和噪聲率大約增加3倍。然而，對于人類對分辨率的感知、以及一些其它應(yīng)用(例如機器視覺，或基于處理的任務(wù))而言，增加『(w,v)1+(2孕/，)2]的噪聲是可以接受的，在所述其它應(yīng)用中，強度不同的相臨區(qū)域之間的明顯邊界(例如，陡峭的傾斜)是所期望的。例如，行掃描1900用上述的參數(shù)化維納濾波器進(jìn)行處理，其中Nw二250,^=0.25,并且7=1。在不同強度區(qū)域之間，行掃描1900看起來比行掃描1700具有更陡峭的傾斜，并且高強度和低強度級的噪聲被放大，但沒有對不同強度區(qū)域之間的變換進(jìn)行"掩蔽"。例如，在高強度和低強度級的噪聲數(shù)據(jù)仍然分別比標(biāo)為閾值1950的第120個灰階高得多和低得多。因此，上述帶常量的W(u,")可以改進(jìn)人類對高對比度圖像區(qū)域中亮-暗-亮變換的感知。除上述的處理步驟之外，對特定的高對比度成像應(yīng)用，示例性的如名片、條碼或其它本質(zhì)上為二進(jìn)制目標(biāo)信息的成像，濾波處理步驟之后可以進(jìn)行閥值處理步驟，從而生成二進(jìn)制值的圖像。被成像目標(biāo)的一些圖像區(qū)域的強度變化可能減小，但如參照圖16至圖19討論的圖像區(qū)域那樣，其也可能具有明顯的強度邊界。圖20示出了場景低對比度圖像區(qū)域的行掃描2000，例如，所述場景可以是圖16至圖19所示出的同一場景的第二部分。圖20至圖24使用與圖16至圖19中的240灰階相同的灰度。行掃描2000中示出了四個對應(yīng)目標(biāo)的電子數(shù)據(jù)2010、2020、2030和2040;電子數(shù)據(jù)2010-2040表示的每個目標(biāo)依次減少并具有更多的細(xì)節(jié)。然而，電子數(shù)據(jù)2010-2040中最大的強度差僅在O到30灰階之間，而非圖16中的電子數(shù)據(jù)1610、1620、1630和1640在0到200灰階別之間的差別。與參照圖17討論的相同WFC光學(xué)器件對上述的圖像區(qū)域進(jìn)行修改，以產(chǎn)生具有延伸景深的光學(xué)圖像，所述圖像由引入噪聲的傳感器采集，如圖21和22所示出的那樣。圖21將行掃描2000所代表目標(biāo)的行掃描1700示出為具有圓滑變換和傾斜邊沿的光學(xué)信息2110、2120、2130和2140,其與圖17的光學(xué)信息1710、1720、]730和1740中的所見的相似。圖22將行掃描2000所代表目標(biāo)的行掃描2200示出為電子數(shù)據(jù)2210、2220、2230和2240。應(yīng)該注意到，電子數(shù)據(jù)2210、2220、2230和2240包含如光學(xué)信息2110、2120、2130和2140中所見的圓滑變換和傾斜邊沿，并且41強度較高的區(qū)域包含的噪聲基本與強度成正比，盡管其強度比圖16至圖19中所見的峰值強度要低。圖23將行掃描2000所代表目標(biāo)的行掃描2300示出為處理后的電子數(shù)據(jù)2310、2320、2330和2340,即，與上述等式一和等式二中所述的"過激"參數(shù)化維納濾波器巻積后得到的電子數(shù)據(jù)2210、2220、2230和2240,參數(shù)同樣為Nw二250,/^=0.25,且7=1。圖23中，顯然，噪聲已經(jīng)放大到其能夠"掩蔽，，轉(zhuǎn)變的程度；即，沒有可以選擇的灰階閾值，其僅使得行掃描2000所代表的原始圖像的"亮"和"暗"區(qū)域比閾值更亮或更暗。采用"過激較低"濾波器可以減輕可能由噪聲放大引起的"掩蔽"。圖24將行掃描2000所代表目標(biāo)的行掃描2400示出為處理后電子數(shù)據(jù)2410、2420、2430和2440,即，還從圖22的電子數(shù)據(jù)2410、2420、2430和2440開始，但本次采用如等式一和等式二所述的維納濾波器，以及"過激較低"的常量Nw=500,=1,且7=1。"過激較低"的濾波常量將邊緣清晰度恢復(fù)為處理后的電子數(shù)據(jù)2410、2420、2430和2440。但增加的噪聲僅接近單位倍數(shù)，從而沒有對行掃描2000所代表目標(biāo)的、非常接近的高強度和低強度水平之間的變換進(jìn)行"掩蔽"。應(yīng)該注意到，在高強度和低強度級的噪聲數(shù)據(jù)分別保持比標(biāo)識為閾值2450的第20灰階更高和更低。因而，已經(jīng)示出了如何為表示圖像的電子數(shù)據(jù)的不同數(shù)據(jù)集確定處理過程。其它形式的處理過程也可以用于與以上述方式不同的方式識別出來的^:據(jù)集。例如，與圖16至圖24所示示例比4交，可以使用維納濾波器之外的其它濾波方法進(jìn)行修改由WFC光學(xué)器件引入的效果得到改變的程度。同樣，當(dāng)數(shù)據(jù)集的識別是基于顏色信息而不是強度信息時，可以采用修改顏色的濾波方式而不是增強強度差的濾波器?？臻g變化處理-實施圖25示出了采用非線性和/或空間變化處理技術(shù)的光學(xué)成像系統(tǒng)。系統(tǒng)2500包含光學(xué)器件2501以及與檢測器2520協(xié)作生成數(shù)據(jù)流2525的波前編碼(WFC)元件2510。如上所述，數(shù)據(jù)流2525可以包括全幀的電子數(shù)據(jù)或其中的任何子集。WFC元件2510將由系統(tǒng)2500成像的電磁能進(jìn)行波前編碼，使得在檢測器2520形成的圖像具有延伸的景深，并且包含WFC光學(xué)器件引入的效果，所述效果可以被后續(xù)的處理修改而形成處理后圖像。具體地，來自檢測器2520的數(shù)據(jù)流2525經(jīng)一系列處理塊2522、2524、2530、2540、2552、—2554和2560處理，產(chǎn)生處理后的圖像2570。處理塊2522、2524、2530、2540、2552、2554和2560表示圖像處理功能，例如，其可以由實現(xiàn)本文所述的這些功能的電子邏輯器件執(zhí)行。例如，所述處理塊的可以通過執(zhí)行軟件指令的一個或多個數(shù)字信號處理器來實現(xiàn)；可選地，所述處理塊可以包括分立邏輯電路、專用集成電路("ASIC")、門陣列、現(xiàn)場可編程門陣列("FPGA")、內(nèi)存、以及其部分或者組合。例如，處理塊2522、2524、2530、2540、2552、2554和2560可以通過執(zhí)行軟件145的處理器140來實現(xiàn)(見圖3)，而處理器140可以通過ASIC或者FPGA選^^性地調(diào)整處理過程的某些方面。處理塊2522和2524用于對數(shù)據(jù)流2525進(jìn)行降噪預(yù)處理。具體地，固定模式噪聲("FPN")塊2522校正檢測器2520的固定模式噪聲(例如，像素增益和偏置，以及響應(yīng)非線性特性)；預(yù)濾波器2524使用WFC2510的先驗知識來進(jìn)一步對數(shù)據(jù)流2525降嗓，或者來準(zhǔn)備數(shù)據(jù)流2525以用于后續(xù)處理塊。例如，預(yù)濾波器2524分別由圖5B、5C和5D中所示的圖標(biāo)518、536和556表示。顏色轉(zhuǎn)換塊2530可以將顏色分量(來自數(shù)據(jù)流2525)轉(zhuǎn)化到新的顏色空間。例如，所述顏色分量的轉(zhuǎn)化可以是紅-綠-藍(lán)("RGB")顏色空間的單個紅(R)、綠(G)和藍(lán)(B)通道轉(zhuǎn)化為亮度-色度("YUV")顏色空間的相應(yīng)通道；可選地，也可以采用其它顏色空間如青-橙-黃("CMY")。模糊及濾波塊2540通過對一個或多個新的顏色空間通道進(jìn)行濾波，從而在新的顏色空間圖像中去除模糊。塊2552和2554對塊2540的數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，例如進(jìn)行二次降噪。具體地，單通道("SC")塊2552使用塊2540中的數(shù)字濾波知識對電子數(shù)據(jù)的每個單通道中的噪聲進(jìn)行濾波；多通道("MC")塊2554使用模糊及濾波塊2540中的光學(xué)器件2501和數(shù)字濾波的知識對多通道數(shù)據(jù)中的噪聲進(jìn)行濾波。在處理后的電子數(shù)據(jù)2570之前，例如，另一顏色轉(zhuǎn)換塊2560可以將顏色空間圖像分量轉(zhuǎn)換回RGB顏色分量。圖26示意性地示出了使用非線性和/或空間變化顏色處理技術(shù)的成像系統(tǒng)2600。成像系統(tǒng)2600從包含有顏色濾波陣列2602的4全測器2605所形成的采集電子數(shù)據(jù)2625中，產(chǎn)生處理后的三色圖l象2660。系統(tǒng)2600采用光學(xué)器件2601(包含一個或多個WFC元件或表面)對通過光學(xué)器件2601的電磁能的波前進(jìn)行編碼，而在4企測器2605處產(chǎn)生釆集電子數(shù)據(jù)2625;光學(xué)器件2601所影響的相位變化有目的地使得采集電子數(shù)據(jù)2625所代表的圖像模糊。檢測器2605產(chǎn)生采集電子數(shù)據(jù)2625,其^C降噪處理過程("NRP")和顏色空間轉(zhuǎn)換塊2620處理。例如，NRP的功能用于去除檢測器的非線性特性和附加噪聲，而顏色空間轉(zhuǎn)換的功能用于去除合成圖像間的空間相關(guān)性，以減少在去模糊處理過程(其將隨后在塊2642和2644中執(zhí)行)中邏輯和/或儲存資源的需求。NRP和顏色空間轉(zhuǎn)換塊2620的輸出以分為兩個通道的數(shù)據(jù)流方式進(jìn)行1)空間通道2632;和2)—個或多個顏色通道2634。本文有時將通道2632和2634稱為數(shù)據(jù)流的"數(shù)據(jù)集"?？臻g通道2632比顏色通道2634具有有更多的空間細(xì)節(jié)。因此，空間通道2632可能需要模糊去除塊2642中的大部分模糊去除處理能力。顏色通道2634可能需要模糊去除塊2644中的相當(dāng)少的模糊去除處理能力。在經(jīng)過模糊去除塊2642和2644處理后，通道2632和2634再次組合，以在NRP和顏色空間轉(zhuǎn)換塊2650中進(jìn)行處理。NRP和顏色空間轉(zhuǎn)換塊2650進(jìn)一步去除了由去除模糊過程加重的圖像噪聲，并將合并的圖像轉(zhuǎn)化回RGB格式，從而形成處理后的三色圖像2660。如上所述，處理塊2620、2632、2634、2642、2644和2650可以包括一個或多個執(zhí)行軟件指令的數(shù)字信號處理器，和/或分立邏輯電路、ASIC、門陣列、FPGAs、內(nèi)存、以及其部分或組合。圖27示出另一種采用非線性和/或空間變化處理的成像系統(tǒng)2700。雖然圖25和26所示出的系統(tǒng)較現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)具有優(yōu)勢，但與系統(tǒng)2500和2600相比，系統(tǒng)2700可以產(chǎn)生質(zhì)量更高的圖像和/或在計算機資源(如硬件或計算時間)方面更高效地執(zhí)行。系統(tǒng)2700采用光學(xué)器件2701(包含一個或多個WFC元件或表面)對通過光學(xué)器件2701的電》茲能的波前進(jìn)行編碼，而在檢測器2705處生成采集電子數(shù)據(jù)2725;通過光學(xué)器件2701所影響的相位變化有目的地模糊采集電子數(shù)據(jù)2725所代表的圖像。檢測器2705產(chǎn)生被降噪處理過程("NRP")和顏色空間轉(zhuǎn)換塊2720處理的采集電子數(shù)據(jù)2725。空間參數(shù)估計塊27304全查由NRP和顏色空間轉(zhuǎn)換塊2720所產(chǎn)生的空間圖^象信息，以確定空間圖像的哪個圖像區(qū)域需要何種類型和/或程度的模糊去除。空間參數(shù)估計塊2730也可以將采集數(shù)據(jù)2725劃分成數(shù)據(jù)集(例如，如圖27所示出的空間通道2732和一個或多個顏色通道2734),和/或特定數(shù)據(jù)集(例如，如與圖6至圖9C所示出的圖像區(qū)域相對應(yīng)的數(shù)據(jù)集)，以使特定的模糊去除處理參數(shù)能夠和采集電子數(shù)據(jù)2725的每個數(shù)據(jù)集關(guān)聯(lián)起來?？臻g參數(shù)估計塊2730產(chǎn)生的信息將各個圖像區(qū)域(例如，電子數(shù)據(jù)2725的數(shù)據(jù)集)的處理參數(shù)2736提供給對空間通道2732進(jìn)行操作的模糊去除塊2742。獨立的顏色參數(shù)估計塊2731檢查由NRP和顏色空間轉(zhuǎn)換塊2720所輸出的顏色通道2734的信息，以確定顏色通道2734的哪個數(shù)據(jù)集(例如，對應(yīng)于圖像區(qū)域的數(shù)據(jù)集)需要何種類型的模糊去除。數(shù)據(jù)集，如采集電子數(shù)據(jù)2725的顏色通道2734，以及空間通道2732，可以用本文所述的空間變化方式進(jìn)4亍處理以對其中的信息進(jìn)行濾波。對某個顏色通道2734執(zhí)行的處理，可能由于同一采集電子^:據(jù)2725的空間通道2732或者其它顏色通道2734上所執(zhí)行的處理過程而不同。顏色參數(shù)估計塊2731所產(chǎn)生的信息，為相同采集電子數(shù)據(jù)2725的各個數(shù)據(jù)集提供處理參數(shù)2738，并提供給處理彩色圖像的^f莫糊去除塊2744。處理參數(shù)可以得到用于對應(yīng)整個圖像的采集數(shù)據(jù)，或采集電子數(shù)據(jù)2725的數(shù)據(jù)集(例如，對應(yīng)于某個空間區(qū)域)，或基于逐個像素。經(jīng)模糊去除塊2742和2744處理后，通道2732和2734再次合并，用于在NRP和顏色空間轉(zhuǎn)換塊2750中進(jìn)行處理。NRP和顏色空間轉(zhuǎn)換塊2750進(jìn)一步去除由于模糊去除而加強的圖像噪聲，并將合并的圖像轉(zhuǎn)化回RGB格式，從而形成處理后的三色圖像2760。如上所述，處理塊2720、2732、2734、2742、2744和2750可以包括一個或多個執(zhí)行軟件指令的數(shù)字信號處理器，和/或分立邏輯電路、ASIC、門陣列、FPGAs、內(nèi)存、以及其部分或組合。表2示出可以被模糊去除塊(例如，圖25的2540,圖26的2642、2644或者圖27的2742、2744中的任意模糊去除塊和/或模糊及濾波塊)應(yīng)用于例如圖2的場景200的場景中的不同數(shù)據(jù)集(例如，對應(yīng)于空間區(qū)域的數(shù)據(jù)集)的非限制類型的處理過程。表2總結(jié)了場景200中給定的空間區(qū)域的模糊去除處理結(jié)果、以及相應(yīng)的處理參數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage46</column></row><table>表2.示例性的模糊去除應(yīng)用和相應(yīng)的處理參數(shù)模糊去除塊(例如，圖25的2540,圖26的2642、2644，或圖27的2742、2744中的任意模糊去除塊和/或模糊及濾波塊)也可以產(chǎn)生工作于不同空間頻率的、分離處理過程的加權(quán)形式并對之進(jìn)行加和，例如圖28中的所總結(jié)的那樣。圖28示出了模糊去除塊2800如何依據(jù)各種空間濾波頻率的加權(quán)因子處理電子數(shù)據(jù)。將輸入電子數(shù)據(jù)(例如，采集數(shù)據(jù))作為數(shù)據(jù)2810。輸入電子數(shù)據(jù)的空間頻語分析(例如，通過圖27的參數(shù)估計塊2730或顏色參數(shù)估計塊2731)確定處理參數(shù)2820。濾波器2830,2835,2840和2845分別為無空間頻率濾波器、低空間頻率濾波器、中空間頻率濾波器和高空間頻率濾波器，其輸出結(jié)果分別由加權(quán)塊2850、2855、2860和2865加權(quán)，然后在加法器2870中求和而形成處理后的數(shù)據(jù)2880。例如，用于無空間頻率濾波或〗氐空間頻率濾波的濾波器2830和2835,分別具有用于處理近似圖像區(qū)域的高加權(quán)塊2850和2855(例如，圖2中的藍(lán)天區(qū)域210,其中具有很少圖像細(xì)節(jié)或沒有圖像細(xì)節(jié))和用于處理具有高空間頻率的區(qū)域的低加權(quán)塊2850和2855(例如，圖2的場景200中的草地230、柵欄250或籃子270區(qū)域，此區(qū)域包含了豐富的細(xì)節(jié))。因此，^t糊去除塊2800:(a)使用處理參數(shù)2820選4奪加權(quán)塊2850、2855、2860和2865;(b)產(chǎn)生加權(quán)形式的濾波器2830、2835、2840和2845;以及(c)如圖所示，對加權(quán)結(jié)果進(jìn)行加和處理，之后將處理后的電子數(shù)據(jù)2880做為輸出或者用于進(jìn)一步圖像處理。不僅是對應(yīng)于"低"、"中"和"高"空間頻率的三個空間頻率濾波器，空間頻譜還可以劃分為只有兩個或者三個以上的空間頻率范圍。示出的操作順序可以反向；即，每個通道都可以在加權(quán)后再進(jìn)行頻率濾波。模糊去除也可以在多個通道上進(jìn)行，比如對應(yīng)于數(shù)字圖像的不同顏色分量的通道。圖29概括性地示出了M個通道每個進(jìn)行N次處理的加權(quán)模糊去除過程。例如，通道1到M可以是3通道RGB圖像中的每個顏色，其中M=3(省略號表示適當(dāng)數(shù)量的模糊去除塊可以用于支持任何數(shù)量M的通道)。模糊去除塊2900和2902是M通道系統(tǒng)的典型模糊去除塊。&到Hn代表，例如，依賴于空間頻率的濾波器(例如，圖28中的空間頻率濾波器2830、2835、2840和2845，其重復(fù)應(yīng)用于每個模糊去除塊2900和2902,并且省略號表示重復(fù)應(yīng)用于任意數(shù)目N的空間頻率濾波器)。用于每個模糊去除塊2800、2802的從加權(quán)塊,到加權(quán)塊n的加權(quán)塊分別依照處理參數(shù)2920、2922進(jìn)行調(diào)整。每個模糊去除塊2900、2902的輸出分別為處理后的數(shù)據(jù)2980和2982。非線性處理-技術(shù)圖30A至圖30D示出了一種系統(tǒng)的操作過程，其中，預(yù)濾波器執(zhí)行部分模糊去除，而非線性處理去除剩余的模糊，從而形成再處理圖像。圖30A示出成像目標(biāo)，且圖30B示出使用余弦光學(xué)器件形成的中間圖像，所述余弦光學(xué)器件使用上述等式一中定義的phase(r、6)執(zhí)行波前編碼，其中，還是11=7,OSrSl，a,=5.4167,a2=0.3203,a3=3.0470，a4=4.0983，a5=3.4105，a6=2.0060,a7=-1,8414,co=3,0S2tt弧度，并且z—,l一r0r<0.5圖30C示出了將來自圖30B的電子數(shù)據(jù)與預(yù)濾波器核進(jìn)行線性巻積預(yù)濾波處理后的電子數(shù)據(jù)，所述預(yù)濾波器核具有單位加和(unitysum)并且其RMS值為0.8729。預(yù)濾波器核單位加和的意思可以是預(yù)濾波后圖像(圖30C)的平均強度與中間圖像(圖30B)的平均強度相等；但在本文中，"單位加和"至少表示預(yù)濾波之后逐點強度總和等于某一數(shù)值而不是1,因為預(yù)濾波可能是由執(zhí)行整數(shù)乘法和加法而不是浮點運算的硬件實現(xiàn)。RMS值低于l.O表示預(yù)濾波圖像中的噪聲相對于中間圖像的噪聲降低了。預(yù)濾波器核可以通過將復(fù)自相關(guān)的e-」2*hase"'，，p分解為高斯形式的如下定義的目標(biāo)函數(shù)q(r,6):《(x，〕;)二e，且等式三其中，-12，-1^Sl，02丄0S2tt，b=2.5。也可采用不同于高斯形式的其它目標(biāo)形狀。分解以后，分解的結(jié)果是傅立葉逆變換并且其實部用于獲得預(yù)濾波器核。在上圖可見，預(yù)濾波處理之后圖30C再次被模糊化。圖30D由圖30C通過執(zhí)行如2002年9月的"DiffusionPDEsonVector-ValuedImages(向量值圖像的擴散偏微分等式),"IEEESignalProcessingMagazine(IEEE信號處理雜志)，pp.16-25，vol.19的一文所48描述的沖擊濾波器算法而獲得。圖30D看起來與圖30A中所示的原始目標(biāo)非常相似。圖31A至圖31D示出了與圖30A至圖30D的示出過程相似的系統(tǒng)的操作過程，除了圖31A至圖31D中預(yù)濾波器形成為使得其RMS值為1.34。預(yù)濾波器RMS值大于l.O導(dǎo)致噪聲放大大于處理后圖像中的一。圖31A還示出了待成像的目標(biāo)；圖30B示出由圖31A采用余弦光學(xué)器件形成的中間圖像，所述余弦光學(xué)器件執(zhí)行與上述等式一所述相同的phase(r,^)函數(shù)。圖31C示出對應(yīng)于圖31B的用等式二中取b二2.1得到的預(yù)濾波核進(jìn)行預(yù)濾波后的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致預(yù)濾波器的RMS值為L34。圖31D是圖31C執(zhí)行與參照圖30A至圖30D的上述沖擊濾波器算法后得到的。圖31D看起來與圖A所示的原始目標(biāo)非常相似，除了與圖30D相比，圖31D包含了由于使用預(yù)濾波器而產(chǎn)生的偽影。非線性和空間變化處理也可以用于補償光學(xué)器件的變化，例如，由溫度引入的變化。成像系統(tǒng)的光學(xué)器件之中的或其附近的溫度檢測器可以為處理器提供輸入，所述處理器然后確定濾波器核，所述濾波器核調(diào)整處理過程以對光學(xué)器件的溫度進(jìn)行補償。例如，采用依賴于光學(xué)器件的溫度而從查詢表中選擇的參數(shù)，系統(tǒng)可以為每個圖像的處理獲得濾波器核?？蛇x地，可以儲存一組濾波器核，并且查詢表可以用于依據(jù)光學(xué)器件的溫度來加載合適的濾波器核。程。與標(biāo)稱溫度tempi下的系統(tǒng)性能相比，在模擬光學(xué)系統(tǒng)中，在溫度為第二溫度值temp2時的操作引起了二階1/2波形離焦像差。這種結(jié)果可以表示為Phase(r'e)temP2=Phase(r，e)!，i+0-5一，其中0<r<l。因此，可以與光學(xué)器件在溫度temp2時得到的數(shù)據(jù)流使用的濾波器核，可以通過將自相關(guān)的e-」2T(Phase(。mp分解為上述等式三所描述的高斯目標(biāo)函數(shù)而獲得。這將左下圖所示出的濾波器在頻率空間中的濾波圖像，轉(zhuǎn)化為右下圖所示出的濾波器的濾波圖像，兩個圖像都在空間坐標(biāo)中示出。圖32A至圖32D示出了圖30A至圖30D以及31A至圖31D中示出的同一目標(biāo)的圖像，但系統(tǒng)采用了依賴溫度的光學(xué)器件。圖32A示出待成像的目標(biāo)。圖32B示出了使用余弦光學(xué)器件得到的中間圖像，所述余弦光學(xué)器件執(zhí)行在溫度為tempi時上述等式一所描述的phase(r,O函數(shù)，但圖32B中的圖像發(fā)生于第二溫度值temp2，其引入了1/2波形離焦像差。圖32C示出圖32B的電子數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)濾波器濾波后的結(jié)果，所述預(yù)濾波器包含上述的1/2波形離焦像差的校正。圖32D是圖32C通過執(zhí)行參照圖30A至圖30D的上述沖擊濾波器算法后得到的。圖32D看起來與圖32D所示出的目標(biāo)相似。圖33示出成像目標(biāo)3300,并示出了如何用顏色強度信息決定空間變化處理。目標(biāo)3300中的菱形區(qū)域3320有顏色信息但沒有強度信息；即，菱形區(qū)域3320為橙色(示出為第一斜線填充區(qū)域)，而背景3310為灰色(示出為第二斜線填充區(qū)域)，菱形區(qū)域3320和背景3310具有相同的總強度。目標(biāo)3300中的十字橫條區(qū)域3330的顏色和強度信息都有；即，它們是粉紅色的(示出為交叉的水平和垂直填充區(qū)域)，且其比背景3310亮。目標(biāo)3300不同部分的信息內(nèi)容的差別通過目標(biāo)3300的紅-綠-藍(lán)("RGB")和亮度-色度("YUV")圖像的方式在下文進(jìn)行說明，如圖34A至圖34C和圖35A至圖35C中所示。應(yīng)該注意到，在以下附圖中使用的標(biāo)號3310、3320和3330,其表示與圖33中示出的背景區(qū)域、菱形區(qū)域和十字條形區(qū)域的特征相同，即使這些特征外形可能與圖33中的不同。圖34A至圖34C示出從成像目標(biāo)3300獲得的RGB圖像。圖像3400表示R(紅色)通道的數(shù)據(jù)，圖像3410表示G(綠色)通道的數(shù)據(jù)，而圖像3420表示B(藍(lán)色)通道的數(shù)據(jù)。在圖34A至圖34C中可以看出，菱形區(qū)域3320和十字條形區(qū)域3330在每個圖像3400、3410和3420中相對于背景3310都是清晰可見的。然而，當(dāng)目標(biāo)3300被轉(zhuǎn)化到亮度(Y)和色度(U和V)通道時，菱形區(qū)域3320在Y通道未顯示出來。圖35A至圖35C示出了從成像目標(biāo)3300獲得的YUV圖像。圖像3500示出Y(亮度)通道的數(shù)據(jù)，圖像3510示出U(第一色度)通道的數(shù)據(jù)，圖像3520示出V(第二色度)通道的數(shù)據(jù)。U和V通道圖像3510和3520確實顯示了菱形區(qū)域3320和十字條形區(qū)域3330，而Y通道圖像350(H又顯示十字條形區(qū)域3330而未顯示菱形區(qū)域3320。因此，當(dāng)在RGB格式下進(jìn)行處理(見圖34A至圖34C)，目標(biāo)3300中的菱形區(qū)域3320和十字條形區(qū)域3330在每個三色(RGB)通道中都出現(xiàn)了信息，但當(dāng)在YUV格式下進(jìn)行處理時，菱形區(qū)域3320在Y通道中沒有出現(xiàn)信息。盡管YUV格式在特定的應(yīng)用中是首選的，但缺少Y通道的信息可能阻礙圖像的有郊重建。與沒有依據(jù)亮度信息的缺失來改變處理過程(本文有時稱之為"非自適應(yīng)重建")的系統(tǒng)相比，處理過程檢測亮度信息缺失并因此修改處理過程(本文有時稱之為"自適應(yīng)重建")可以產(chǎn)生優(yōu)良的處理圖像。換言之，在一個通道的信息完全缺失的情況下，使用自適應(yīng)處理可以改進(jìn)處理圖像的質(zhì)量。—圖36至圖36C分別示出了目標(biāo)3300的電子數(shù)據(jù)3600、3610和3620,其通過采用了上述余弦光學(xué)器件的成像系統(tǒng)獲得，并將圖像轉(zhuǎn)化為YUV格式。菱形區(qū)域3320分別在每個U通道和V通道的電子數(shù)據(jù)3610和3620中可以;故識別出來，但在Y通道的電子數(shù)據(jù)3600中不能被識別。圖37A至圖37C示出了當(dāng)圖36至圖36C中所示出的YUV電子數(shù)據(jù)經(jīng)處理并轉(zhuǎn)化回RGB^f各式時所獲得的結(jié)果。圖37A至圖37C分別示出了R通道電子數(shù)據(jù)3700、G通道電子數(shù)據(jù)3710和B通道電子數(shù)據(jù)3720。應(yīng)該注意到，每個通道的電子數(shù)據(jù)，特別是G通道的電子數(shù)據(jù)3710,與圖34A至圖34C中所示出的原始RGB數(shù)據(jù)不同。在用余弦光學(xué)器件產(chǎn)生的RGB數(shù)據(jù)3700、3710和3720中，菱形區(qū)域3320在所有的三個R、G和B通道中都可見。圖38A至圖38C示出了當(dāng)圖像的RGB重建僅使用YUV圖像的Y通道時所獲得的結(jié)果。圖38A至圖38C分別示出R通道電子數(shù)據(jù)3800、G通道電子數(shù)據(jù)3810和B通道電子數(shù)據(jù)3820?？梢钥吹?，單獨使用Y通道信息會導(dǎo)致RGB圖像的質(zhì)量在所有通道都會下降。圖39A至圖39C示出了當(dāng)YUV電子數(shù)據(jù)3600、3610和3620經(jīng)處理并轉(zhuǎn)化回RGB格式時所獲得的結(jié)果，所述處理依據(jù)電子數(shù)據(jù)3600中缺失的亮度信息(例如，菱形區(qū)域3320缺失)而變化。圖39A至圖39C分別示出R通道電子數(shù)據(jù)3900、G通道電子數(shù)據(jù)3910和B通道電子數(shù)據(jù)3920。應(yīng)該注意到，電子數(shù)據(jù)3900、3910和3920表明菱形區(qū)域3300比電子數(shù)據(jù)3800、3810和3820(圖38)中的菱形區(qū)域更"緊"，即，目標(biāo)3300中的直線更直了。而且，電子數(shù)據(jù)3910(綠色通道)也比電子數(shù)據(jù)3810看起來更像目標(biāo)3300。因此，相比僅使用Y通道的重建，使用所有的Y、U和V通道重建的RGB圖像，其質(zhì)量在所有的通道上都得到改進(jìn)。非線性處理-實施本文中多種非線性運算可以分類為"算子"，并可以被應(yīng)用于模糊去除塊中(例如，圖25的2540,圖26的2642、2644或圖27的2742、2744中的任何模糊去除塊和/或模糊及濾波塊)。例如，閾值算子可以去除或修改高于或低于一定閾值(例如，像素或顏色強度值)的電子數(shù)據(jù)。閾值算子可以創(chuàng)建二進(jìn)制圖像，從灰度圖像限制偏移或建立飽和度，并且可以對圖像的所有數(shù)據(jù)用同樣的方式進(jìn)行運算或可以依據(jù)電子數(shù)據(jù)而變化。例如，邊緣增強算子可以識別邊緣并修改邊緣附近的電子數(shù)據(jù)。輪廓增強算子可以使用微分器或方向敏感變換，如小波變換，來識別邊緣，并可以對圖像的所有邊緣使用同樣的增強處理，或可以對圖像的不同部分使用不同的邊緣增強處理。例如，彎曲強調(diào)算子可以識別變形并修改變形附近的電子數(shù)據(jù)。彎曲強調(diào)算子可以包括沖擊濾波器和擴散算子，如2002年9月的"DiffusionPDEsonVector-ValuedImages(向量值圖像的擴散偏微分等式)"，IEEESignalProcessingMagazine,pp.16-25,vol.19,no.5——文戶斤4苗述的。彎曲強調(diào)算子可以對圖像中的所有變形采用相同的修改，或者對圖像的不同部分采用不同的修改。梯度算子可以識別電子數(shù)據(jù)中的梯度，并可以在圖像的所有梯度上對電子數(shù)據(jù)采用相同的修改，或?qū)D像的不同部分采用不同的修改。梯度算子可以基于相鄰像素值之差(例如，局部梯度)對圖像進(jìn)行處理。擴散算子可以識別均勻區(qū)域或非均勻區(qū)域，并對均勻區(qū)域或非均勻區(qū)域執(zhí)行操作，或者可以對此區(qū)域進(jìn)行識別用于另外的處理。52圖40示出了才莫糊去除塊4000(例如，圖25的2540;圖26的2642、2644;或圖27的2742、2744中的任何才莫糊去除塊和/或才莫糊及濾波塊)如何產(chǎn)生加權(quán)非線性算子的加和。圖40示出了模糊去除塊4000和4002(或省略號所表示的任意數(shù)M模糊去除塊)，所述模糊去除塊對非線性算子進(jìn)行處理并對其輸出進(jìn)行加和，然后將加和的電子數(shù)據(jù)輸出4080和4082送出為輸出或者用于進(jìn)一步的圖像處理。對電子數(shù)據(jù)的分析(例如，通過圖27的空間參數(shù)估計塊2730或顏色參數(shù)估計塊2731中的任何一個)可以決定可選的處理參數(shù)4020和4022;可選地，每個模糊去除塊4000和4002都可以使用固定的權(quán)重。示出的操作順序也可以反向；即，每個通道都可以在進(jìn)行加權(quán)和輸出加和之前應(yīng)用非線性算子。圖41示出了模糊去除塊4100(例如，圖25的2540;圖26的2642、2644;或圖27的2742、2744中的任何才莫糊去除塊和/或沖莫糊及濾波塊)如何包含對圖像的不同數(shù)據(jù)集進(jìn)行不同方式的操作，或?qū)Σ煌膱D像通道進(jìn)行不同操作的非線性算子。輸入電子數(shù)據(jù)通道4110和4112(以及，省略號所表示的，直到M電子數(shù)據(jù)通道)可以依據(jù)圖像輸入?yún)?shù)4120、4122(以及直到M相應(yīng)輸入?yún)?shù))釆用不同的算子進(jìn)行操作。圖41所示出的非線性算子包含閾值算子4140、邊緣增強算子4142、彎曲強調(diào)算子4144、梯度算子4146和擴散算子4148,但也可采用其它的非線性算子。輸出數(shù)據(jù)4180、4182、4184、4186和4188可以作為結(jié)果輸出或用于進(jìn)一步的圖像處理。圖42示出了才莫糊去除塊4100(例如，圖25的2540;圖26的2642、2644;或圖27的2742、2744中的任何模糊去除塊和/或模糊及濾波塊)，如何以串行或并行或遞歸的方式對來自圖像不同數(shù)據(jù)集或不同通道的電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。輸入電子數(shù)據(jù)通道4210和4212(以及，省略號所表示的，直到M數(shù)據(jù)通道)通過依賴于圖像輸入?yún)?shù)4220(以及沒有示出的，直到與N個輸入通道相對應(yīng)的M個輸入?yún)?shù))的不同算子進(jìn)行處理。圖42示出的非線性算子包含閾值算子4240、邊緣增強算子4242、彎曲強調(diào)算子4244、梯度算子4246和擴散算子4248,但也可采用其它的非線性算子。輸出數(shù)據(jù)4288可以作為輸出而傳出或用于進(jìn)一步的圖像處理。因此，如圖所示，某個非線性算子的結(jié)果(例如，部分處理的電子數(shù)據(jù))在傳遞到圖像處理過程的下一部分之前可以被另一非線性算子進(jìn)一步處理?？梢圆捎眠f歸處理；即，給定的數(shù)據(jù)流可以通過任意一個示出的非線性算子進(jìn)行重復(fù)處理。當(dāng)采用遞歸處理時，處理過程可以以固定順序或一定次數(shù)的遞歸重復(fù)進(jìn)行，或者一直進(jìn)行處理，直到結(jié)果圖像滿足設(shè)定的性能指標(biāo)為止。采用非線性和/或空間變化處理的系統(tǒng)使用預(yù)濾波器為進(jìn)一步處理而準(zhǔn)備數(shù)據(jù)是有利的。預(yù)濾波器可以由一個或多個圖像區(qū)域的輸入電子數(shù)據(jù)和處理參數(shù)而決定。特定的預(yù)濾波器可以使用處理參數(shù)并產(chǎn)生輸出。例如，預(yù)濾波器可以是全通濾波器、低通濾波器、高通濾波器或帶通濾波器。預(yù)濾器類型、處理參數(shù)和預(yù)濾波器輸出三者之間的關(guān)系如下表3所示。預(yù)濾波器類型處理參數(shù)輸出全通處理后的響應(yīng)RMS值沒有增加或者減小開始為非對稱響應(yīng)，后形成對稱響應(yīng)，其比較適合#^亍模糊去除功能的非線性信號處理過程低通處理后的響應(yīng)RMS值具有較小的減小，0.5SARMS51.0提供更加光滑的圖像，其比較適合執(zhí)行"過激"模糊去除功能的非線性信號處理過程帶通或高通處理后響應(yīng)的RMS值具有較小的增加，1.0<ARMS1:1.5提供更加銳化的圖像，其比較適合執(zhí)行"非過激"模糊去除功能的非線性表3.預(yù)濾器類型、處理參數(shù)和輸出另外，全通濾波器或低通濾波器在低信噪比的應(yīng)用中可能比較理想，而由于噪聲放大，高通濾波器或帶通濾波器會導(dǎo)致較差處理的圖像。為用戶優(yōu)化處理過程獲取用戶的優(yōu)先選擇圖43示出用于選擇處理參數(shù)而增強圖像特征的方法4300的流程圖。方法4300提供量化處理參數(shù)，所述處理參數(shù)涉及特定使用者與圖像質(zhì)量相關(guān)的主觀特征以及因素。方法4300開始于可選的預(yù)備步驟4305,其中可以執(zhí)行任何必要的設(shè)置操作。例如，在步驟4305中可以確定或者配置曝光時間、光圏以及數(shù)字圖像的格式。步驟4305之后，方法4300進(jìn)入為用戶評估提供圖像的4310步驟。步驟4310可以包含使用步驟4305中確定的設(shè)置采集一個或多個圖像，或者步驟4310可以從存儲的圖像庫中提供該一個或多個圖像。接著，在步驟4315中選擇特征；所述特征可以包括，例如，清晰度、亮度、對比度、色彩度和/或噪聲量。在步驟4320中，步驟4310提供的圖像由與所選擇的特征相關(guān)的算法進(jìn)行處理。例如，如果選擇的特征是清晰度，那么銳化或去銳化算法以不同程度應(yīng)用于圖像處理，因而產(chǎn)生一系列銳化或去銳化的圖像。接著，在步驟4325中，該系列處理后的圖像通過顯示設(shè)備提供給用戶用于預(yù)覽。該系列圖像可能包括，例如，用一組默認(rèn)銳化參數(shù)處理的三個反銳化、輕度銳化和重度銳化圖像的集合(三個圖像的集合是示例性的；也可以提供2個、4個或更多圖像)。在步驟4330中，用戶確定是否有任何圖像可以接受作為增強圖像。如果沒有任何提供圖像可以接受，方法4300進(jìn)入步驟4335,在此步驟中要求改變處理方法(例如，更多或更少的銳化量)，然后回到步驟4320。如果一個或多個提供的圖像可被接受，則在步驟4340中選擇用戶最可接受的圖像。一旦在步驟4340中選擇了圖像，那么與所選擇特征的處理相關(guān)的設(shè)置和參數(shù)就被存儲起來用于以后檢索。接著，在步驟4350中，為用戶提供了選擇和修改其他圖像特征的機會。如果選擇了修改其它特征，那么方法4300通過循環(huán)路徑4335回到步驟4315，并且可以選擇另一特征。如果決定選擇不修改其它特征，那么方法4300進(jìn)入下一步驟4360,其中提供處理后的圖像。在此之后，方法4300結(jié)束于結(jié)束步驟4365,其中可以執(zhí)行如清除內(nèi)存或顯示設(shè)備的結(jié)束工作。上述變化過程以及其它過程，可以使用本文所述的非線性和/或空間變化處理技術(shù)實現(xiàn)，并并不背離本文范圍。應(yīng)該注意的是，包含在上述描述中或在附圖中示出的內(nèi)容應(yīng)該解釋為說明性的且為非限制性的。權(quán)利要求傾向于覆蓋所有本文中所描述的所有上位的和下位的特征，以及所有陳述的本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的范圍，由于語言表述的問題，在其之間的也應(yīng)該落在要求保護(hù)的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.成像系統(tǒng)，其包括具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件修改波前相位以將一個或者多個圖像屬性引入到光學(xué)圖像中；檢測器，其將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)，同時保持所述圖像屬性；以及數(shù)字信號處理器，其用于將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，至少基于所述圖像屬性對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，并且基于所述分類的結(jié)果，對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行獨立處理，以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。2.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，與不具有所述一個或者多個相位修改元件的系統(tǒng)相比，所述成像系統(tǒng)具有延伸的景深。3.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器用于對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，所述分類基于(a)與所述光學(xué)圖像的空間區(qū)域相關(guān)的所述電子數(shù)據(jù)的特征；以及(b)所述一個或者多個圖像屬性。4.如權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器還用于基于所述電子數(shù)據(jù)中的多個識別子集中的每個識別子集的功率譜估計，對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。5.如權(quán)利要求4所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器還用于將識別子集與相似的功率鐠估計相結(jié)合，以產(chǎn)生所述一個或者多個數(shù)據(jù)集。6.如權(quán)利要求4所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器用于(a)在所述功率語估計的一個或者多個中識別主空間頻率，并且(b)基于所述主空間頻率，通過為每個所述數(shù)據(jù)集生成濾波器，來對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行獨立處理以產(chǎn)生所述處理后的電子數(shù)據(jù)。7.如權(quán)利要求3所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器通過采用索貝爾、蒲瑞維特、羅伯特、高斯一拉普拉斯算子、零交叉以及Canny算子之一來在所述空間區(qū)域之一中識別出至少一個邊沿。8.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述電子數(shù)據(jù)包括一個或者多個顏色通道。9.如權(quán)利要求8所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器用于基于所述一個或者多個顏色通道的顏色信息內(nèi)容對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。10.如權(quán)利要求8所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器還用于基于在所述一個或者多個顏色通道內(nèi)的空間頻率信息對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。11.如權(quán)利要求8所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器還用于基于在所述一個或者多個顏色通道內(nèi)的強度信息對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。12.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述電子數(shù)據(jù)包括一個或者多個強度通道。13.如權(quán)利要求12所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器用于基于所述一個或者多個強度通道的強度內(nèi)容對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。14.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述電子數(shù)據(jù)包括多個通道，每個通道至少包括色度內(nèi)容和強度內(nèi)容。15.如權(quán)利要求14所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器用于基于所述多個通道的所述色度內(nèi)容和所述強度內(nèi)容對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。16.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述相位修改元件執(zhí)行波前編碼。17.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述一個或者多個圖像屬性包括可被所述數(shù)字信號處理器去除的模糊屬性。18.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)器件由PSF表征，所述PSF的形狀對于離焦基本不變化。19.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)器件、所述檢測器和所述數(shù)字信號處理器都位于公共的系統(tǒng)外殼內(nèi)。20.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述光學(xué)器件和所述檢測器在第一位置，而所述數(shù)字信號處理器位于第二位置。21.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器還用于在所述檢測器將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為所述電子數(shù)據(jù)的同時，對所述電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。22.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器用于在所述檢測器基本將所有的所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為所述電子數(shù)據(jù)之后，對所述電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。23.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器還用于依據(jù)給定指令對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。24.如權(quán)利要求23所述的成像系統(tǒng)，其中，所述給定指令基于所述成像系統(tǒng)的使用者的優(yōu)先選擇。25.如權(quán)利要求23所述的成像系統(tǒng)，其中，所述給定指令基于所述一個或者多個圖像屬性。26.如權(quán)利要求1所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器還用于遞歸；也將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集；至少基于所述圖像屬性對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類；以及基于所述分類的結(jié)果對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行獨立處理，以產(chǎn)生所述處理后的電子數(shù)據(jù)。27.成像系統(tǒng)，包括具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件用于修改波前相位而生成光學(xué)圖像；檢測器，其將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為具有一個或者多個圖像屬性的電子數(shù)據(jù)，所述圖像屬性依賴于所述相位修改元件和所述^^測器的至少之一的特征；以及數(shù)字信號處理器，用于將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，至少部分基于所述一個或者多個圖像屬性對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，以及基于分類結(jié)果對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集中的每個進(jìn)行獨立處理，以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。28.如權(quán)利要求27所述的成像系統(tǒng)，其中，所述一個或者多個圖像屬性包括由所述一個或者多個相位修改元件引入的模糊屬性。29.如權(quán)利要求27所述的成像系統(tǒng)，其中，所述一個或者多個圖像屬性包括一個或者多個表征所述檢測器的散粒噪聲和固定圖樣噪30.如權(quán)利要求27所述的成像系統(tǒng)，其中，所述電子數(shù)據(jù)還包括多個子空間。31.如權(quán)利要求30所述的成像系統(tǒng)，其中，所述多個子空間包括一個或者多個信號子空間和噪聲子空間。32.如權(quán)利要求27所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器基于所述數(shù)據(jù)集的一個或者多個圖像屬性，將所述圖像屬性中的一個或者多個改變至一定程度，所述程度對每個所述數(shù)據(jù)集都是獨立可調(diào)的。33.如權(quán)利要求27所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器基于給定指令，將所述圖像屬性中的一個或者多個改變至一定程度，所述程度對每個所述數(shù)據(jù)集都是獨立可調(diào)的。34.如權(quán)利要求33所述的成像系統(tǒng)，其中，所述給定指令基于所述成像系統(tǒng)的使用者的優(yōu)先選擇。35.成像系統(tǒng)，包括具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件用于修改波前相位以將一個或者多個圖像屬性引入到光學(xué)圖像中；檢測器，其將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)，同時保持所述圖像屬性；以及數(shù)字信號處理器，其用于將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，至少基于所述圖像屬性對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，并且基于所述分類的結(jié)果對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行獨立處理，以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)，其中，所述數(shù)字信號處理器還用于基于給定指令，將所述圖像屬性中的一個或者多個改變至一定程度，所述程度對每個所述數(shù)據(jù)集都是獨立可調(diào)的。36.如權(quán)利要求35所述的成像系統(tǒng)，其中，所述給定指令基于所述成像系統(tǒng)的使用者的優(yōu)先選擇以及所述一個或者多個相位修改元件的特征的二者之一。37.成像系統(tǒng)，其包括具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件用于修改波前相位以預(yù)先影響光學(xué)圖像；將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)的檢測器；以及數(shù)字信號處理器，其用于將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，至少部分基于與所述相位》》改元件如^奮改所述波前相位相關(guān)的先驗知識，對所述數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，并且基于所述分類的結(jié)果對每個所述數(shù)據(jù)集進(jìn)行獨立處理，以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。38.成像系統(tǒng)，包括具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件用于修改波前相位以預(yù)先影響光學(xué)圖像；將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)的檢測器；以及數(shù)字信號處理器，其用于將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，基于與所述相位修改元件如何修改所述波前相位有關(guān)的先驗知識以及所述分類的結(jié)果，對每個所述數(shù)據(jù)集進(jìn)行獨立處理，以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。39.成^象系統(tǒng)，包i舌具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件改變波前相位并且產(chǎn)生至少具有一個已知圖像屬性的光學(xué)圖像；將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)的檢測器，所述電子數(shù)據(jù)在保留所述圖像屬性的同時被劃分成多個數(shù)據(jù)集；以及數(shù)字信號處理器，其對所述數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理，從而以對每個所述數(shù)據(jù)集都是獨立可調(diào)的方式和程度來修改所述圖像屬性，以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。40.成像系統(tǒng)，包括具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件修改波前相位以將一個或者多個圖像屬性引入到光學(xué)圖像中；檢測器，其將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)，同時保持所述圖像屬性；以及數(shù)字信號處理器，其用于確定所述電子數(shù)據(jù)的一個或者多個特征，并且提供所述電子數(shù)據(jù)的非線性處理以修改所述圖像屬性并且產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。41.如權(quán)利要求40所述的成像系統(tǒng)，其中，與不具有所述一個或者多個相位修改元件的系統(tǒng)相比，所述成像系統(tǒng)具有延伸的景深。42.如權(quán)利要求40所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器為所述非線性處理采用沖擊濾波器程序。43.如權(quán)利要求40所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器為所述非線性處理執(zhí)行閾值算子、邊緣增強算子、彎曲強調(diào)算子、梯度算子以及擴散算子中的一個或者多個。44.如權(quán)利要求40所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器(a)執(zhí)行兩個或者多個處理算子，每個處理算子都是閾值算子、邊緣增強算子、彎曲強調(diào)算子、梯度算子以及擴散算子中的一個；(b)為每個處理算子分配權(quán)重；以及(c)根據(jù)每個處理算子的所述權(quán)重對所述處理算子進(jìn)行加和。45.如權(quán)利要求44所述的成像系統(tǒng)，其中，對于降低空間噪聲和降低色彩噪聲之一，分配給每個處理算子的權(quán)重被優(yōu)化。46.如權(quán)利要求40所述的成像系統(tǒng)，其中，所述一個或者多個相位^務(wù)改元件t丸行波前編碼。47.如權(quán)利要求40所述的成像系統(tǒng)，其中，所述一個或者多個圖像屬性包括引入模糊，所述模糊可被電子數(shù)據(jù)的處理去除。48.如權(quán)利要求40所述的成像系統(tǒng)，其中，所述一個或者多個圖像屬性包括使得與所述光學(xué)器件相關(guān)的PSF具有對于離焦基本不變化的形狀。49.成l象系統(tǒng)，包4舌具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件修改波前相位以將一個或者多個圖像屬性引入到光學(xué)圖像中；檢測器，其將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)，同時保持圖像屬性；以及數(shù)字信號處理器，其用于將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，至少基于所述圖像屬性，對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，并且獨立并非線性地處理所述一個或者多個數(shù)據(jù)集，以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。50.產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)的方法，包括修改目標(biāo)的波前相位以將一個或者多個圖像屬性引入到由成像系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像中；將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)，同時保持所述圖像屬性；將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，至少基于所述一個或者多個圖像屬性對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類；以及獨立處理所述一個或者多個數(shù)據(jù)集以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，修改相位延伸了所述成像系統(tǒng)的景深。52.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集的分類是基于(a)與所述光學(xué)圖像的空間區(qū)域相關(guān)的所述電子數(shù)據(jù)的特征，以及(b)所述一個或者多個圖像屬性。53.如權(quán)利要求52所述的方法，其中，對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集的分類是基于對所述電子數(shù)據(jù)中的多個識別子集中的每個的功率譜估計。54.如權(quán)利要求53所述的方法，其中，分類包括將識別子集與相似的功率譜估計結(jié)合以產(chǎn)生所述一個或者多個數(shù)據(jù)集。55.如權(quán)利要求53所述的方法，其中，分類包括在所述功率譜估計的一個或者多個中識別主空間頻率，并且獨立處理包^l舌基于每個數(shù)據(jù)集的所述主空間頻率，為每個所述數(shù)據(jù)集生成相應(yīng)濾波器，以及對每個所述數(shù)據(jù)集利用其相應(yīng)的濾波器進(jìn)行濾波以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。56.如權(quán)利要求52所述的方法，其中，分類包括通過采用索貝爾、蒲瑞維特、羅伯特、高斯一拉普拉斯算子、零交叉以及Canny算子之一，來在所述空間區(qū)域之一中識別至少一個邊緣。57.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)包括產(chǎn)生一個或者多個顏色通道。58.如權(quán)利要求57所述的方法，其中，分類還包括基于所述一個或者多個顏色通道的顏色信息內(nèi)容進(jìn)行分類。59.如權(quán)利要求57所述的方法，其中，分類還包括基于所述一個或者多個顏色通道內(nèi)的空間頻率信息對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。60.如權(quán)利要求57所述的方法，其中，分類還包括基于所述一個或者多個顏色通道內(nèi)的強度信息對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類。61.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，修改相位包括應(yīng)用波前編碼。62.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，修改相位包括引入模糊，所述模糊可被數(shù)字信號處理過程作為所述一個或者多個圖像屬性之一去除。63.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，修改相位包括使得所述成像系統(tǒng)的PSF具有對于離焦基本不變化的形狀。64.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，劃分、分類和獨立處理可以與修改和轉(zhuǎn)化同時發(fā)生。65.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，修改和轉(zhuǎn)化在同一時間發(fā)生，并且劃分、分類和獨立處理在之后的時間發(fā)生。66.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，分類依據(jù)給定指令來執(zhí)行。67.如權(quán)利要求66所述的方法，還包括依據(jù)所述成像系統(tǒng)的使用者的優(yōu)先選擇生成所述給定指令。68.如權(quán)利要求50所述的方法，其中，劃分、分類和獨立處理的步驟遞歸執(zhí)行。69.軟件產(chǎn)品，包括在計算機可讀媒體中存儲的指令，其中，所述指令當(dāng)被計算機執(zhí)行時，對由以下過程所產(chǎn)生的電子數(shù)據(jù)執(zhí)行處理步驟(a)修改目標(biāo)的波前相位以將一個或者多個圖像屬性引入到成像系統(tǒng)產(chǎn)生的光學(xué)圖像中；并且(b)將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)，同時保留所述圖像屬性；所述指令包括將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集的指令；至少基于所述一個或者多個圖像屬性對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類的指令；以及獨立處理所述一個或者多個數(shù)據(jù)集以形成處理后的電子數(shù)據(jù)的指令。70.如權(quán)利要求69所述的軟件產(chǎn)品，其中，所述分類的指令包括對如下二者之一進(jìn)行評估的指令(a)與所述光學(xué)圖像的空間區(qū)域相關(guān)的所述電子數(shù)據(jù)的特征；以及(b)所述一個或者多個圖像屬性。71.如權(quán)利要求69所述的軟件產(chǎn)品，其中，所述分類的指令包括為所述電子數(shù)據(jù)內(nèi)的多個識別子集中的每個產(chǎn)生功率鐠估計的指令。72.如權(quán)利要求71所述的軟件產(chǎn)品，其中，所述分類的指令包括將識別子集與相似的功率譜估計結(jié)合以產(chǎn)生所述一個或者多個數(shù)據(jù)集的指令。73.如權(quán)利要求71所述的軟件產(chǎn)品，其中，所述分類的指令包括在所述功率語估計的一個或者多個中識別主空間頻率的指令；以及所述獨立處理的指令包括基于每個數(shù)據(jù)集的主空間頻率而為每個所述數(shù)據(jù)集產(chǎn)生相應(yīng)濾波器的指令，以及利用每個所述數(shù)據(jù)集的所述相應(yīng)濾波器對每個所述數(shù)據(jù)集進(jìn)行濾波以產(chǎn)生所述處理后的電子數(shù)據(jù)的指令。74.如權(quán)利要求69所述的軟件產(chǎn)品，其中，所述分類的指令包括通過采用索貝爾、蒲瑞維特、羅伯特、高斯一拉普拉斯算子、零交叉以及Canny算子之一來識別所述空間區(qū)域之一中的至少一個邊緣的指令。75.如權(quán)利要求69所述的軟件產(chǎn)品，其中，所述分類的指令包括使用如下三者之一的指令(a)顏色信息內(nèi)容，(b)空間頻率信息，以及(c)所述電子數(shù)據(jù)的一個或者多個顏色通道的亮度信息。76.如權(quán)利要求69所述的軟件產(chǎn)品，其中，所述劃分、所述分類分類和獨立處理的指令。77.如權(quán)利要求69所述的軟件產(chǎn)品，還包括用于遞歸地執(zhí)行以下處理的指令將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集、至少基于所述一個或者多個圖像屬性對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類；以及對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。78.成^象系統(tǒng)，包括具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，所述相位修改元件修改波前相位而將一個或者多個圖像屬性引入到光學(xué)圖像中；檢測器，其將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)的同時保持圖像屬性；以及數(shù)字信號處理器，其用于將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，在一個或者多個子空間內(nèi)獨立處理所述一個或者多個數(shù)據(jù)集以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。79.如權(quán)利要求78所述的成像系統(tǒng)，其中，所述數(shù)字信號處理器還用于對所述一個或者多個數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類，并且，所述獨立處理包括基于所述分類的結(jié)果來獨立處理所述一個或者多個子空間。80.產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)的方法，包括修改目標(biāo)的波前相位以將一個或者多個圖像屬性引入到由成像系統(tǒng)形成的光學(xué)圖像中；將所述光學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為電子數(shù)據(jù)，同時保留所述圖像屬性；將所述電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集；以及在一個或者多個子空間內(nèi)獨立處理所述一個或者多個數(shù)據(jù)集以產(chǎn)生處理后的電子數(shù)據(jù)。全文摘要成像系統(tǒng)和方法包括具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，相位修改元件修改波前相位以將圖像屬性引入光學(xué)圖像中；將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子數(shù)據(jù)的同時保留圖像屬性的檢測器；信號處理器，將電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，對數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類并獨立處理而生成處理后的電子數(shù)據(jù)。處理過程可能是非線性的。其他成像系統(tǒng)和方法包括具有一個或者多個相位修改元件的光學(xué)器件，該相位修改元件修改波前相位以形成光學(xué)圖像；生成具有一個或者多個圖像屬性的電子數(shù)據(jù)的檢測器，該圖像屬性依賴于相位修改元件與/或檢測器的特性；信號處理器，將電子數(shù)據(jù)劃分為一個或者多個數(shù)據(jù)集，對此數(shù)據(jù)集進(jìn)行分類并獨立處理而生成處理后的電子數(shù)據(jù)。文檔編號G06T5/00GK101460975SQ200780020519公開日2009年6月17日申請日期2007年4月3日優(yōu)先權(quán)日2006年4月3日發(fā)明者小愛德華·R·道斯基,拉庫馬·納拉巖斯瓦邁,格雷戈里·E·約翰遜,漢斯·布蘭登·瓦奇,肯尼思·S·庫貝拉申請人:全視Cdm光學(xué)有限公司