[发明专利]一种用于生成像素光束的数据表示的装置和方法

说明书

有几种类型的全光设备具有其专有的文件格式。目前，没有支持多维信息的采集和传输的标准，以便对光场所依赖的不同参数进行详尽的综述。因此，针对不同相机的所采集的光场数据具有各种各样的格式。因此，引入了像素光束的概念，其表示由相机的光学系统的物空间中的光线组占据的体积。根据本发明的方法使得能够提供表示描述不可知的第一光学系统的像素光束集合的数据，因为这些数据是通过第二光学系统通过对像素光束的集合进行成像而获得的。表示像素光束集合的这种数据使得能够生成从中进行后处理的参数化输出图像。

技术领域

本发明涉及表示光场的数据的生成，并且在渲染数据中提供真实感。

背景技术

可以被视为4D光场的采样(即光线的记录)的四维或4D光场数据的采集是繁忙的研究课题，其在由Anat Levin等人在ECCV 2008会议论文集中发表的文章“通过光场投影的贝叶斯分析来理解相机的取舍(Understanding camera trade-offs through a Bayesian analysis of light field projections)”中进行了解释。

与从相机获得的经典二维或2D图像相比，4D光场数据使得用户能够利用更多的后处理特征，这些特征增强了图像的渲染和与用户的交互性。例如，利用4D光场数据，可以以自由选择的聚焦距离执行图像的重新聚焦，这意味着可以后验地指定/选择焦平面的位置，以及在图像的场景中执行稍微改变视点。为了采集4D光场数据，可以使用几种技术。例如，全光相机能够采集4D光场数据。全光相机包括主透镜、包括以二维阵列布置的多个微透镜的微透镜阵列和图像传感器。采集4D光场数据的另一种方式是使用包括透镜阵列和图像传感器的相机阵列。

在全光相机的示例中，主透镜接收来自主透镜的物场中的物体的光，并将光传递通过主透镜的像场。

最后，采集4D光场的另一种方式是使用传统相机，该相机被配置为捕获不同焦平面处的相同场景的2D图像序列。例如，J.-H.Park等人在2014年10月在光学快报(OPTICSEXPRESS)的第22版21号上发表的文献“使用焦平面扫描捕获光线场以及使用三维显示的光学重建(Light ray field capture using focal plane sweeping and its optical reconstruction using 3D displays)”中描述的技术可以用于通过借助于传统相机采集4D光场数据。

有几种方法可以表示4D光场数据。实际上，在2006年7月由Ren Ng发表的题为“数码光场摄影(Digital Light Field Photography)”的博士论文的第3.3章中，描述了表示4D光场数据的三种不同方式。首先，当由全光相机通过一些微透镜图像记录时，可以表示4D光场数据。该表示中的4D光场数据被称为原始图像或原始4D光场数据。其次，4D光场数据可以在由全光相机或相机阵列记录时，通过子孔径图像集来表示。子孔径图像对应于从视点捕获的场景的图像，该视点在两个子孔径图像之间略微不同。这些子孔径图像给出关于成像场景的视差和深度的信息。第三，4D光场数据可以由极线图像集表示，例如参见由S.Wanner等人在ISVC 2011的会议论文集中发表的题为“使用单镜头聚焦全光相机生成4D光场的EPI表示(Generating EPI Representation of a 4D Light Fields with a Single Lens Focused Plenoptic Camera)”的文章。

光场采集设备极其多样化。光场相机具有不同类型，例如全光或相机阵列。在每种类型中存在许多差异，诸如不同的光学布置或不同焦距的微透镜。每个相机都有自己的专有文件格式。因此，用于不同相机的所采集的光场数据具有各种各样的格式。