[發明專利]軸向掃描光場數據的重建與拼接方法及裝置

有效

• 申請號: 202010099902.0
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111429500B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 戴瓊海;張億;季向陽;吳嘉敏
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06T7/557
• 分類號: G06T7/557;G06T17/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王艷斌

本發明公開了一種軸向掃描光場數據的重建與拼接方法及裝置，其中，該方法包括：利用軸向掃描光場系統，按照設定的軸向間隔進行采集得到光場圖棧，對光場圖棧進行重排得到數據圖棧；通過計算機模擬軸向掃描光場系統的光路前傳過程，得到子孔徑點擴散函數；根據數據圖棧和子孔徑點擴散函數以及重建算重建目標場景的三維信息。該方法利用軸向掃描光場數據聯合重建，得到大軸向范圍、高分辨率、軸向連續的場景三維重建結果。

技術領域

本發明涉及光場數據重建技術領域，特別涉及一種軸向掃描光場數據的重建與拼接方法及裝置。

背景技術

光場技術是一種快速的體成像技術，可以同時記錄光場的四維信息。上述四維信息被處理之后，可以重建出三維目標場景。由于單幀即可記錄光場信息，相較于共聚焦等需要軸向密集掃描的成像技術，光場的軸向采樣更加稀疏，成像速度更快。

單張光場重建的三維場景，橫向和軸向分辨率隨著離焦距離的增大而下降。采用軸向掃描光場拍攝可以增大軸向重建范圍，同時可以保證重建的分辨率。但軸向掃描光場數據重建存在如下一些問題：1、采取分開重建再拼接的方法，會導致軸向三維信息不連續。2、分開重建時，點擴散函數的軸向范圍小，未對背景建模，會導致離焦平面的能量計算不準確，導致拼接出現明顯不連續。3、分開重建時，點擴散函數的軸向范圍大，會導致計算量上升，重建速度明顯減慢。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本發明的一個目的在于提出一種軸向掃描光場數據的重建與拼接方法，該方法利用軸向掃描光場數據聯合重建，得到大軸向范圍、高分辨率、軸向連續的場景三維重建結果。

本發明的另一個目的在于提出一種軸向掃描光場數據的重建與拼接裝置。

為達到上述目的，本發明一方面實施例提出了一種軸向掃描光場數據的重建與拼接方法，包括：

S1，利用軸向掃描光場系統，按照設定的軸向間隔進行采集得到光場圖棧，對所述光場圖棧進行重排得到數據圖棧；

S2，通過計算機模擬所述軸向掃描光場系統的光路前傳過程，得到子孔徑點擴散函數；

S3，根據所述數據圖棧和所述子孔徑點擴散函數以及重建算重建目標場景的三維信息。

本發明實施例的軸向掃描光場數據的重建與拼接方法，利用軸向掃描光場系統，按照設定的軸向間隔進行采集得到光場圖棧，對光場圖棧進行重排得到數據圖棧；通過計算機模擬軸向掃描光場系統的光路前傳過程，得到子孔徑點擴散函數；根據數據圖棧和子孔徑點擴散函數以及重建算重建目標場景的三維信息。由此，可以得到大軸向范圍、高分辨率、軸向連續的三維重建結果。

另外，根據本發明上述實施例的軸向掃描光場數據的重建與拼接方法還可以具有以下附加的技術特征：

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述S1還包括：

在所述數據圖棧的數據量大于預設數量值，且單張光場圖棧的密度大于預設密度值時，對所述數據圖棧進行軸向降采樣。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述S2進一步包括：

在所述軸向掃描光場系統中，從點光源出發，用計算機模擬光路前傳過程，計算出微透鏡陣列前表面的復數光場，通過微透鏡陣列的相位調制，經歷一個傳播過程，得到點光源在傳感器表面上的光強分布，根據所述光強分布得到各個深度對應的子孔徑點擴散函數。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述S2還包括：

對所述子孔徑點擴散函數進行軸向非等間隔降采樣，降采樣比例與所述數據圖棧的降采樣比例相同。

進一步地，在本發明的一個實施例中，所述S3進一步包括：