[發明專利]一種光場相機的圖像恢復方法及裝置

有效

• 申請號: 201410654936.6
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104363369B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 王好謙;杜遠超;王興政;戴瓊海
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司44223
• 代理人: 楊洪龍

【技術領域】

本發明涉及計算攝像學領域，尤其涉及一種光場相機的圖像恢復方法及裝置。

【背景技術】

點擴散函數是描述光學系統對點光源解析能力的函數。因為點光源在經過任何光學系統后都會由于衍射而形成一個擴大的像點。通過測量系統的點擴散函數，能夠更準確地提取圖像信息。點擴散函數可以看作是一個聚焦的光學系統的沖擊響應，或是未解析物體的一個擴散斑。從泛函數角度來分析，點擴散函數是圖像系統的空間域的傳遞函數。點擴散函數應用在傅里葉光學、天文成像、電子顯微以及3D顯微鏡和熒光顯微鏡等領域。

相比于傳統相機，光場相機能夠存儲豐富的光場信息。光場相機的實現方式可分為兩種思路。一種主流的實現光場相機的方式是在傳統相機的主透鏡與傳感器所在平面加入微透鏡陣列。每個微透鏡對應的宏像素對應若干傳感器像素單元。對二位光場圖像中像素進行重新排列，得到四維光場矩陣，將四維光場重新投影到新的像平面進行積分疊加，就可以獲得不同平面上的對角圖像。此種設備記錄的數據中包含角度信息與空間信息的內在聯系，例如可從中提取出不同觀察視角的圖片。但同時傳感器上記錄空間信息的像素比例大幅下降，空間分辨率與角度分辨率形成一對矛盾。

【發明內容】

為了解決現有的光場相機的空間分辨率與角度分辨率之間的矛盾，本發明提供了一種光場相機的圖像恢復方法及裝置，可以在現有的光場相機的成像傳感器上恢復出質量更好的物體圖像。

一種光場相機的圖像恢復方法，包括如下步驟：

獲取系統點擴散函數步驟，獲取所述光場相機的包括主透鏡和微透鏡陣列形成的系統點擴散函數，其中，物體在所述系統點擴散函數的卷積作用下，在成像傳感器上形成圖像；

圖像恢復步驟，將所述圖像根據所述系統點擴散函數進行反卷積運算，獲取物體的原始數據。

優選地，所述獲取系統點擴散函數步驟還包括以下步驟：

獲取物體通過所述主透鏡在所述微透鏡陣列上成像的第一點擴散函數；

獲取物體通過所述微透鏡陣列在所述微透鏡陣列的焦平面上成像的第二點擴散函數；

將所述第一點擴散函數和第二點擴散函數進行卷積的結果與二維沖擊函數相乘獲得所述系統點擴散函數，其中所述二維沖擊函數的每個沖擊的二維坐標與所述微透鏡陣列中對應的微透鏡的位置相對應。

優選地，所述系統點擴散函數采用如下算法獲得：

或者

或者

其中，I(x，y)代表所述成像傳感器記錄的圖像，H(x，y)代表所述系統點擴散函數，O(x，y)代表物體空間中的物體，N代表噪聲。

本發明還提供了一種光場相機的圖像恢復裝置，包括：

獲取系統點擴散函數單元，用于獲取所述光場相機的包括主透鏡和微透鏡陣列形成的系統點擴散函數，其中，物體在所述系統點擴散函數的卷積作用下，在成像傳感器上形成圖像；

圖像恢復單元，用于將所述圖像根據所述系統點擴散函數進行反卷積運算，獲取物體的原始數據。

優選地，所述獲取系統點擴散函數單元還用于：

獲取物體通過所述主透鏡在所述微透鏡陣列上成像的第一點擴散函數；

獲取物體通過所述微透鏡陣列在所述微透鏡陣列的焦平面上成像的第二點擴散函數；

將所述第一點擴散函數和第二點擴散函數進行卷積的結果與二維沖擊函數相乘獲得所述系統點擴散函數，其中所述二維沖擊函數的每個沖擊的二維坐標與所述微透鏡陣列中對應的微透鏡的位置相對應。

優選地，所述系統點擴散函數采用如下算法獲得：

或者

或者

其中，I(x，y)代表所述成像傳感器記錄的圖像，H(x，y)代表所述系統點擴散函數，O(x，y)代表物體空間中的物體，N代表噪聲。

本發明的有益效果是：本光場相機的圖像恢復方法可以將現有基于微透鏡陣列的的光場相機成像傳感器獲得的圖片中，獲得分辨率更高的圖片。

【附圖說明】

圖1是現有技術的基于微透鏡陣列光場相機結構示意圖；

圖2是本發明一種實施例的光場相機的圖像恢復方法的流程示意圖。

【具體實施方式】

以下對發明的較佳實施例作進一步詳細說明。

如圖2所示，一種實施例的光場相機的圖像恢復方法，包括如下步驟：

一、構建物體通過光學系統成像模型。