[發明專利]一種面向微透鏡光場相機的標定方法

有效

• 申請號: 201810455428.3
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108776980B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 韓磊;劉黃驍烈;夏明亮;呂俊斌;徐夢溪;鄭勝男;張建德;黃陳蓉
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種面向微透鏡光場相機的標定方法，包括：基于微透鏡光場相機，采集白圖像和靶標圖像；在白圖像上檢測微透鏡投影中心位置；根據微透鏡投影中心位置，解碼靶標圖像，得4D光場數據；由4D光場數據，生成中心子孔徑圖像，并檢測角點；根據在中心子孔徑圖像上檢測的角點位置，選擇靶標圖像上可能包含角點的子圖像；在選擇的子圖像上，檢測角點；基于中心子孔徑圖像上檢測的角點集，求解簡化的模型初始參數；基于所選子圖像上檢測的角點集，估計非畸變模型參數；以非畸變模型參數為初值，基于所選子圖像上檢測的角點集，進一步估計考慮畸變的模型參數。本發明的標定方法能夠同時估計光場相機內、外參數，功能全面，結果準確，效率高。

技術領域

本發明涉及計算機視覺、計算攝影學、光場圖像處理領域，尤其涉及一種面向微透鏡光場相機的標定方法。

背景技術

R.Ng等人于2005年設計的手持式光場相機，成為微透鏡陣列光場采集設備的代表，直接推動了光場相機(如Lytro、Raytrix等)快速進入民用市場，同時也在學術界掀起了光場成像的應用研究熱潮。例如：基于光場數據的數字重聚焦，達到了先拍照后對焦的效果；運用不同視點合成圖像，實現3D視覺效果。典型應用還有阿爾法消光、顯著性檢測、深度估計、超分辨率等。在機器人領域，由相機陣列構成的光場相機已經成功應用于視覺里程計和視覺SLAM。

如果已知光場相機的成像模型參數，無疑會促使這些應用的性能提升。一方面，標定了光場相機成像模型的參數，才能使定量研究成為可能；另一方面，運用光場相機采集光場圖像時并不能做到理論層面上的完美，比如，由于制造缺陷，微透鏡陣列與圖像傳感器坐標不能完全對齊，若盲目地將原始圖像重采樣為4D光場容易引起顏色的變化和波紋狀偽影，進而影響多種后處理應用的性能。因此，標定微透鏡光場相機的參數，對于基于微透鏡光場相機的諸多應用是必要的。

目前光場相機標定研究較少，Dansereau等人提出了微透鏡光場相機成像模型的數學描述，并設計了微透鏡投影中心檢測方法和光場校正方法，但未關注相機外參數標定問題。Cho等人針對Lytro光場相機提出了微透鏡投影中心檢測及旋轉平移校正方法，但沒有對焦距、主透鏡與微透鏡間距等其他內參數進行標定研究。Bok等人提出了基于靶標圖像上直線特征的微透鏡光場相機標定方法，基于直線特征運算量大，直線擬合誤差會增大參數標定誤差。

當前，對光場相機這類新型成像設備的認識以及基于光場成像的量化應用研究均處于新興探索階段。現有標定方法，或僅確定微透鏡中心位置，或僅標定相機內、外參數類之一，同時全面標定內外參數的方法相對偏少。在這些標定內外參數的方法中，標定方案的簡潔性、運算效率、準確度等方面均有待進一步提高。

發明內容

發明目的：本發明目的是提供一種基于微透鏡子圖像角點檢測的微透鏡相機標定方法，進而簡化標定方案并提高標定準確度。

技術方案：本發明包括以下步驟：

(1)使用微透鏡光場相機plenoptic 1.0采集高曝光原始白圖像和棋盤靶標原始圖像

(2)對原始白圖像去馬賽克得到真彩色白圖像進行峰值檢測，得到所有微透鏡中心投影位置集合，并檢測微透鏡子圖像的有效半徑N_r；

(3)對靶標原始圖像去馬賽克得到真彩色靶標圖像根據步驟(2)得到的微透鏡中心投影位置集合和微透鏡子圖像有效半徑N_r，解碼靶標原始圖像，得到4D光場數據L(i,j,k,l)；

(4)由4D光場數據L(i,j,k,l)生成中心子孔徑圖像在上檢測角點，得到角點索引坐標集合；

(5)根據中心子孔徑圖像上檢測的每一個角點位置，在靶標圖像上選擇可能包含角點特征的微透鏡子圖像作為候選子圖像；

(6)對每個候選子圖像做角點檢測，得到角點坐標集合；