[發(fā)明專利]一種針對光場相機(jī)進(jìn)行相對輻射定標(biāo)的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210066907.9
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102663732A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周志良;袁艷;相里斌;呂群波;蘇麗娟
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;陳亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光場成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種針對光場相機(jī)進(jìn)行相對輻射定標(biāo)的方法。

背景技術(shù)

光場成像技術(shù)是一種新型的計(jì)算成像技術(shù)，它將傳統(tǒng)的光學(xué)成像技術(shù)與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)相結(jié)合，通過光學(xué)調(diào)制方法獲取四維的光場信息，再利用信息解調(diào)的方法處理得到滿足不同需求的二維圖像。這種技術(shù)突破了傳統(tǒng)成像技術(shù)中的某些固有缺陷，具有“先拍照后對焦”的特點(diǎn)，能夠在大孔徑條件下獲得大景深的圖像，在高速、低照以及大距離范圍成像中具有明顯的優(yōu)勢。

光場相機(jī)一般由主光學(xué)鏡頭、微透鏡陣列和圖像傳感器組成，將微透鏡陣列置于主光學(xué)鏡頭的像平面上，圖像傳感器位于微透鏡陣列的后焦面上。在理想狀態(tài)下，當(dāng)相機(jī)入瞳處的入射光照完全一致時(shí)，圖像傳感器中的各個(gè)像素應(yīng)該輸出相同的灰度值，而在實(shí)際中，由于各方面因素的影響，相機(jī)在均勻光照條件下輸出的圖像并非由同一灰度值組成，而會具有一定程度的灰度變化。在普通相機(jī)中，造成這種輻射響應(yīng)不一致性的來源主要包括暗電流噪聲、像元響應(yīng)不一致和光學(xué)鏡頭漸暈等因素；而對于光場相機(jī)來說，除了上述幾種因素的影響之外，還包括其特殊的成像結(jié)構(gòu)所引起的問題，具體來說：

(1)微透鏡陣列非均勻性的影響。由于生產(chǎn)過程、工藝條件以及材料性質(zhì)的影響，微透鏡陣列的每個(gè)單元不可能具有完全相等的孔徑和焦距，因此各個(gè)微透鏡單元對光輻射的采集能力會存在不一致性。

(2)微透鏡子圖像之間非填充區(qū)域的影響。光場相機(jī)所輸出的光場圖像是由各個(gè)微透鏡的子圖像排列而成的，由于主光學(xué)鏡頭一般都采用圓形孔徑光闌，其投影到每個(gè)微透鏡后會形成圓形輪廓的子圖像，這樣在圓形子圖像之間會存在一部分像素?zé)o法接收到光線的輻射，因此始終具有零灰度值。

(3)微透鏡子圖像邊緣像素的漸暈效應(yīng)。微透鏡子圖像具有圓形輪廓，而圖像傳感器的像元一般都是矩形排列，這就導(dǎo)致各個(gè)微透鏡的子圖像在邊緣處無法覆蓋完整的像元，因而具有較低的灰度值。

基于上述原因，需要對光場相機(jī)進(jìn)行相對輻射定標(biāo)，以對光場相機(jī)所拍攝的原始光場圖像進(jìn)行相應(yīng)處理，而由于光場相機(jī)的自身特點(diǎn)，普通相機(jī)的定標(biāo)方法無法直接適用，現(xiàn)有技術(shù)中也沒有相應(yīng)的輻射定標(biāo)處理方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種針對光場相機(jī)進(jìn)行相對輻射定標(biāo)的方法，能夠消除光場相機(jī)系統(tǒng)的暗電流噪聲，去除微透鏡子圖像之間的無效像素，并校正由各種因素所引起的像元響應(yīng)不一致問題，從而提高光場相機(jī)的性能。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種針對光場相機(jī)進(jìn)行相對輻射定標(biāo)的方法，所述方法包括：

利用光場相機(jī)采集N幅由均勻面光源發(fā)出的圖像I_k，其中k＝1，2，…，N，并對所采集的圖像求平均值消除由于隨機(jī)誤差引起的圖像灰度不確定性；

將所述光場相機(jī)的鏡頭蓋關(guān)閉，采集N幅暗場圖像I_nk，其中k＝1，2，…，N，并對所采集的暗場圖像計(jì)算均值圖像作為暗電流噪聲測量值；

將消除隨機(jī)誤差后的均勻面光源圖像減去得到去除系統(tǒng)暗電流噪聲的圖像I‾0;]]>

再設(shè)定閾值T，對進(jìn)行二值化處理，得到二值化矩陣t，通過設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝礣，使將所述光場相機(jī)的微透鏡邊緣像素的灰度值變?yōu)榱悖⑴ct相乘，得到所述微透鏡子圖像相互分離后的均勻面光源圖像J；

計(jì)算所述光場相機(jī)中每個(gè)微透鏡子圖像的灰度重心坐標(biāo)(x_m，y_m)，以該灰度重心坐標(biāo)(x_m，y_m)為中心，提取L×L大小的方形區(qū)域，其中L為所述光場相機(jī)的角分辨率，并進(jìn)行重新拼接，得到重新拼接后的均勻面光源圖像；

將所述重新拼接后的均勻面光源圖像與預(yù)先設(shè)定的單灰度值理想均勻面光源圖像相除，得到每個(gè)像素的平場校正系數(shù)；

利用上述所獲得的暗電流噪聲測量值、微透鏡子圖像灰度重心坐標(biāo)和平場校正系數(shù)，對所述光場相機(jī)所拍攝的其他原始光場圖像進(jìn)行相應(yīng)處理，得到相對輻射定標(biāo)處理后的光場圖像。

所述計(jì)算所述光場相機(jī)中每個(gè)微透鏡子圖像的灰度重心坐標(biāo)(x_m，y_m)，具體包括：