[发明专利]光场成像装置及方法

权利要求书

1.一种高分辨率的光场成像装置，其特征在于，包括：

主镜头，位置能够平移；

可变焦微透镜阵列，具有可控变化的焦距；

传感器，接收并感应图像；

获取部，首先通过相对应的平移所述主镜头使得所述主镜头的像平面与所述可变焦微透镜阵列位置相重合，此时，所述可变焦微透镜阵列的焦距为初始焦距，所述传感器与所述可变焦微透镜阵列间距离与所述可变焦微透镜阵列的初始焦距相等，所述传感器获取的图像作为第一图像；平移所述主镜头位置使得主镜头像平面偏离所述可变焦微透镜阵列位置，并相应调节所述可变焦微透镜阵列的焦距至第二焦距，使得所述主镜头的像平面通过可变焦微透镜阵列共轭成像在传感器上，此时，所述传感器获取的图像作为第二图像，此过程中所述主镜头的平移位置与所述可变焦微透镜阵列的焦距变化遵从高斯光学定律；

提取部，提取第一图像的高方向分辨率信息以及第二图像的高空间分辨率信息；

图像处理部，对提取的高方向分辨率信息和高空间分辨率信息进行加权重组，进行图像配准与重构，得到高方向分辨率和高空间分辨率两者之间的最优化分布图像，从而获得最佳成像效果。

2.根据权利要求1所述的光场成像装置，其特征在于，还包括：

图像存储部，存储所述第一图像与所述第二图像；

所述提取部从所述图像存储部中提取所述第一图像的所述高方向分辨率信息以及所述第二图像的所述高空间分辨率信息。 

3.根据权利要求1所述的光场成像装置，其特征在于：

其中，所述第一图像是具有高方向分辨率但低空间分辨率信息的光场图像。

4.根据权利要求1所述的光场成像装置，其特征在于：

其中，所述第二图像是具有高空间分辨率但低方向分辨率信息的光场图像。

5.根据权利要求1所述的高分辨率的光场成像装置，其特征在于：

其中，获取所述第一图像时的状态作为非聚焦状态，此时，所述主镜头的焦距为f’，所述主镜头与需要成像的物面之间的距离为l，所述可变焦微透镜阵列的焦距为初始焦距f₁’；相对应的获取所述第二图像的状态作为聚焦状态，此时，相对非聚焦状态所述主镜头的位置平移的距离为m,所述可变焦微透镜阵列的焦距为第二焦距f₂’，f₁’与f₂’之间的关系应为

6.根据权利要求1所述的高分辨率的光场成像装置，其特征在于：

其中，所述可变焦微透镜阵列为单液体可变焦透镜阵列。

7.一种高分辨率的光场成像方法，其特征在于，包括：

首先，平移主镜头使得所述主镜头的像平面与所述可变焦微透镜阵列位置相重合，此时，可变焦微透镜阵列的焦距为初始焦距，传感器与所述可变焦微透镜阵列间距离与所述可变焦微透镜阵列的初始焦距相等，所述传感器获取的图像作为第一图像；

平移所述主镜头位置使得主镜头像平面偏离所述可变焦微透镜阵列位置，并相应调节所述可变焦微透镜阵列的焦距至第二焦距，使得所述主 镜头的像平面通过可变焦微透镜阵列共轭成像在传感器上，此时，所述传感器获取的图像作为第二图像，此过程中所述主镜头的平移位置与所述可变焦微透镜阵列的焦距变化遵从高斯光学定律；

提取第一图像的高方向分辨率信息以及第二图像的高空间分辨率信息；

加权重组所述提取部提取的高方向分辨率信息和高空间分辨率信息进行，进行图像配准与重构，得到高方向分辨率和高空间分辨率两者之间的最优化分布图像，从而获得最佳成像效果。

8.根据权利要求7所述的光场成像方法，其特征在于：

其中，所述第一图像是具有高方向分辨率但低空间分辨率信息的光场图像。

9.根据权利要求7所述的光场成像方法，其特征在于：

其中，所述第二图像是具有高空间分辨率但低方向分辨率信息的光场图像。