[發明專利]基于透鏡陣列成像的圖像處理方法、裝置及成像系統

有效

• 申請號: 201710025704.8
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN106791331B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 李其昌
• 申請（專利權）人: 成都微晶景泰科技有限公司
• 主分類號: H04N5/225
• 分類號: H04N5/225;H04N5/232
• 代理公司: 成都環泰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51242
• 代理人: 鄒翠;李斌

本發明公開了基于透鏡陣列成像的圖像處理方法、裝置及成像系統。該圖像處理方法主要包括：S100對各子透鏡生成的像圓，每一距離矩陣的元素集合與相應每一像圓的外接四邊形大小相同；S200基于像圓的距離矩陣,建立一個對各元素賦予權重系數的中間系數矩陣；S300將各像圓相應的中間系數矩陣按照各像圓之間預設的拼接間距依次排列和疊加形成多個呈陣列排列的子塊后,生成圖像拼接矩陣；S400對每一像圓，獲取加權像圓；S500將各加權像圓按照預設的拼接間距,依次排列、疊加生成場景拼接圖像。本發明通過對透鏡陣列所成初始圖像的重疊區域進行處理，在子圖像拼接成最終完整圖像時不會出現失真，提高了透鏡陣列的成像質量。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于透鏡陣列成像的圖像處理方法、裝置及成像系統。

背景技術

透鏡陣列是一種包含有多個呈陣列排布的子透鏡的光學器件，現已廣泛應用于光場相機、復眼相機以及大視野的顯微相機中。其子透鏡在透鏡陣列內以有序的、等間隔的方形\矩形陣列形式排布。每個子透鏡都可以對自身視野范圍內的物體成像，每個子透鏡所呈圖像稱作子圖像。因此透鏡陣列在一次成像中得到的像圖(通過透鏡陣列后成像得到的初始圖像)內包含了多個子圖像，且子圖像在像圖內的排布形式對應子透鏡在透鏡陣列內的排布形式。透鏡陣列成像的任務是對包含有多個子圖像的像圖進行處理，最終輸出的結果是由子圖像拼接形成的完整圖像。

在透鏡陣列成像后進行圖像拼接時，常常從子圖像中選取一個適當大小的圓形區域也叫作像圓來完成拼接，相鄰的像圓會產生部分重疊區域，如何處理重疊區域內的圖像，使之在相鄰的像圓間自然過渡、無失真感，這也是影響微透鏡陣列成像質量的一個關鍵步驟。

現有技術中，一種處理重疊區域內圖像的方法是在重疊區域內，每個像素點的取值為該像素點在相鄰的像圓內的取值的平均值(下文中將把這種方法稱為“重疊區域平均加權融合”)。具體舉例來說，在一種情況下，若重疊區域為相鄰兩個像圓重疊形成(此時重疊區域形狀為葉形)，則該重疊區域內的像素點的取值為相鄰兩個像圓內該像素點的對應點的取值的平均值。在另一種情況下，若重疊區域為相鄰四個像圓重疊形成(此時重疊區域形狀為凸邊正方形)，則該重疊區域內的像素點的取值為相鄰四個像圓內該像素點的對應點的取值的平均值。這種方法具有計算簡便的優點，但當像圓內光照不均勻、或像圓邊緣圖像畸變較大、成像質量不佳時，重疊區域平均加權融合的效果將存在較大失真，導致最終成像質量較差。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于透鏡陣列成像的圖像處理方法、圖像處理裝置以及成像系統，用于解決現有技術中在子圖像拼接成最終完整圖像時出現失真，而導致成像質量不佳的問題。

本發明提供一種基于透鏡陣列成像的圖像處理方法，所述透鏡陣列包括多個呈陣列排布的子透鏡，其中，所述圖像處理方法包括以下步驟：S100建立距離矩陣步驟：對各子透鏡生成的像圓，每一所述距離矩陣的元素集合與相應每一所述像圓的外接四邊形大小相同,所述距離矩陣內的各元素的值為該元素對應的像素至所述像圓圓心的距離；S200基于所述像圓的所述距離矩陣,建立一個對各元素賦予權重系數的中間系數矩陣，每一像圓的所述距離矩陣對應一中間系數矩陣；S300將各像圓相應的所述中間系數矩陣按照各像圓之間預設的拼接間距依次排列和疊加形成多個呈陣列排列的子塊后,生成圖像拼接矩陣，所述圖像拼接矩陣中的每一子塊對應一像圓；S400對每一像圓，利用所述像圓所對應的中間系數矩陣中各元素的值與從所述圖像拼接矩陣中取出對應各像圓位置的子塊之間的關系獲取加權像圓；S500將各所述加權像圓按照所述預設的拼接間距,依次排列、疊加生成場景拼接圖像。

本發明還提供一種基于透鏡陣列成像的圖像處理裝置，所述透鏡陣列包括多個呈陣列排布的子透鏡，其特征在于，所述圖像處理裝置包括：

距離矩陣建立模塊，用于對各子透鏡生成的像圓，每一所述距離矩陣的元素集合與相應每一所述像圓的外接四邊形大小相同,所述距離矩陣內的各元素的值為該元素對應的像素至所述像圓圓心的距離；