[發明專利]一種基于原始圖像的四維光場解碼預處理方法

有效

• 申請號: 201410067394.2
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103841327B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 譚鐵牛;孫哲南;侯廣琦;張馳;秦婭楠
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N5/217
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明屬于光場成像、圖像處理、計算機視覺等技術領域，涉及一種四維光場解碼預處理方法，尤其是一種不依賴于白圖像(White image)的自適應性解碼預處理方法。

背景技術

光場成像利用其特殊的成像結構，能夠獲取四維的光場數據，顯著拓寬圖像捕獲的數據種類，因此也就能為圖像重建帶來更多的信息，目前已經在擴大成像景深、深度估計等領域得到應用。光場成像主要有三種形式：微透鏡陣列、相機陣列、掩膜及其他。其中，微透鏡陣列形式通過放置在主透鏡和傳感器之間的微透鏡陣列來獲取光場數據，是目前最常用的光場成像方式。

從微透鏡陣列形式的光場相機采集到的原始圖像(Raw image)中解碼出四維光場信息是進行光場數據處理的首要步驟，而四維光場解碼的預處理操作又是決定光場解碼準確與否的關鍵。四維光場解碼預處理主要包括標定和去漸暈，其中，標定即是精確定位每一個微透鏡所成像的中心位置，利用標定信息對采集到的原始光場圖像進行準確四維光場解碼，但微透鏡陣列并不是完全與傳感器像素配準，存在偏移和旋轉，因此四維光場解碼過程依賴于對光場相機的精確標定，同時，標定信息并不是固定不變的，它會隨著相機鏡頭的變焦等發生變化，所以標定是光場數據處理的關鍵，也是制約光場圖像處理靈活性的瓶頸。去漸暈同時也是四維光場解碼預處理的必要環節，它用來消除微透鏡對光線的部分阻礙影響，提高光場成像質量?，F有的用于解決標定和去漸暈這兩大問題的主流方法是采用相同拍攝參數采集一張白圖像作為校準模板，通過白圖像中微透鏡圖像的亮度極大值點定位中心完成標定，采用將原始采集圖像對應像素與白圖像對應像素值相除的方式來達到去漸暈的效果。

目前商業化的lytro光場相機預存了關于主鏡頭不同參數設置的近50張白圖像，拍攝過程中根據參數設定找到相匹配的白圖像用于解碼，用戶體驗較好但是不能更換鏡頭。Raytrix可以更換鏡頭，但要求每次更換鏡頭或者變焦的時候都要使用勻光器拍攝一幅對應的白圖像用于預處理，與傳統的單反相機相比使用靈活度差。這些方法雖然在四維光場解碼的預處理方面能夠取得較好的效果，但仍然受制于白圖像，當光場相機更換了鏡頭或進行了變焦等操作時，都需要重新采集新的白圖像用于預處理才能進行進一步的數據處理，這樣就極大地影響了光場相機使用的靈活性，進一步限制了光場相機的普及使用。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，為了突破四維光場解碼預處理需基于白圖像這一局限，本發明提供了一種基于原始圖像的白適應的四維光場解碼預處理方法，以提高光場成像應用的靈活性。

為了實現上述目的，本發明提供一種基于原始圖像的四維光場解碼預處理方法，該方法包括以下步驟：

步驟S1，利用光場成像裝置采集得到場景原始圖像；

步驟S2，對于所述原始圖像進行標定，得到所述原始圖像的中心坐標集g_c(x)；

步驟S3，利用所述步驟S2獲得的標定信息對所述原始圖像進行重采樣處理，獲得子孔徑圖像陣列；

步驟S4，對所述子孔徑圖像陣列中的邊緣子孔徑圖像進行去漸暈處理，獲得去漸暈后的子孔徑圖像陣列；

步驟S5，利用去漸暈后的子孔徑圖像陣列完成四維光場解碼，得到四維光場的參數化表示。

本發明基于微透鏡陣列形式光場成像的特點，將光場成像中的標定問題建模為圖像特征配準問題，將退漸暈問題轉化為光照校正問題，在將現有成熟算法靈活運用的基礎上，提出了一種基于原始圖像的四維光場解碼預處理方法，以解決預處理過程中關鍵的標定和去漸暈問題，突破了傳統預處理對白圖像的依賴，提高了光場成像應用的靈活性，有望擴大光場成像的普及應用范圍，促進光場成像的應用發展。

附圖說明

圖1為白圖像標定示意圖，圖1(a)為一幅白圖像示意圖，圖1(b)為圖1(a)的局部放大圖，圖1(c)為白圖像的標定結果示意圖；

圖2為傳統四維光場解碼預處理方法的流程圖；

圖3為本發明提供的基于原始圖像的四維光場解碼預處理方法的流程圖；

圖4為光場相機采集原始圖像示意圖，圖4(a)為采集到的原始圖像示意圖，圖4(b)為圖4(a)的局部放大圖；

圖5為光場成像過程中的漸暈效果示意圖，圖5(a)為具有漸暈效果的子孔徑圖像陣列示意圖，圖5(b)為圖5(a)的中心子孔徑圖像，圖5(c)為圖5(a)的邊緣子孔徑圖像；

圖6為去漸暈后的子孔徑圖像陣列示意圖；

圖7為本發明提供的基于原始圖像的標定方法的流程圖；

圖8為光場成像相關標定參數的示意圖；