[发明专利]一种光场相机的几何标定方法

说明书

一种光场相机的几何标定方法，本发明涉及光场相机的几何标定方法。本发明为了解决现有技术存在的渐晕峰值点与微透镜中心不一致、预设模板操作复杂、计算量大及标定精度低等的问题。本发明包括：一：使用光场相机对白色匀光板成像，获取光场原始白图像I；二：将白图像I的像素灰度值分别按行列加和，完成微透镜区域的初步划分；三：计算每个微透镜区域内各行列像素的灰度值之和，确定每个微透镜子图像的中心点；四：根每个微透镜子图像的中心点，依次检测并提取每个微透镜子图像的边缘特征点；五：根据相邻微透镜子图像的中心点和边缘特征点之间的位置关系，得到每个微透镜的直径、间距及微透镜总体数目。本发明用于光场相机标定技术领域。

技术领域

本发明涉及光场相机标定技术领域，具体涉及光场相机的几何标定方法。

背景技术

基于微透镜阵列的光场相机应用光场成像技术，可通过单次曝光同时记录空间目标的二维位置信息和二维方向信息，是目前主流的光场获取装置。光场相机在主镜头和探测器之间的成像面处放置一个微透镜阵列，该阵列将主镜光瞳分割成若干个子孔径，每个微透镜通过各子孔径获取目标场景中来自同一位置不同方向的光线，从而实现四维光场数据的采集。与传统成像设备相比，光场相机能够额外提供光辐射的方向信息，同时扩大了通光孔径和景深范围，提高了系统的稳定性，在三维场景重建、实时监测、目标识别、高温测量等领域具有重要应用。

光场相机捕获的原始图像数据是由各个微透镜对应的子图像按序排列组成的二维光场图像，子图像位置对应光场的位置信息，子图像覆盖的像元位置对应光场的方向信息。然而，受相机内部元件本身的制造误差和装配精度以及主镜头像差等因素的影响，实际光场图像中的子图像中心可能存在一定的像素偏移，导致光场信息的混淆或缺失。为了将二维光场图像准确解码为四维光场数据，首先需要对光场相机中各微透镜的几何参数进行标定，以确定探测器像素与微透镜间的所属关系，消除像素偏移的影响。

目前，常用的光场相机微透镜阵列的几何标定方法主要有：渐晕峰值法、模板匹配法、灰度重心法等。渐晕峰值法利用微透镜的渐晕效应，提取光场白图像的灰度峰值点完成微透镜中心的标定，但由于漫反射光的不均匀及信号噪声的干扰，渐晕峰值点可能会偏离微透镜中心。模板匹配法需根据微透镜的排布形式和几何参数预设网格模板来确定微透镜的中心，若对其他参数不同的光场相机进行几何标定则需要重新建立模板，操作复杂且不具有普适性。灰度重心法采用像素的灰度值作为权重，从而计算出子图像的中心坐标，该方法假设各微透镜的间距为固定值，而实际的微透镜会存在个体差异，使得微透镜的间距发生变化，影响标定精度。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有标定方法存在的渐晕峰值点与微透镜中心不一致、预设模板操作复杂、计算量过大以及标定精度低等的缺点，而提出一种光场相机的几何标定方法。

一种光场相机的几何标定方法包括以下步骤：

步骤一：使用光场相机对白色匀光板成像，获取光场原始白图像I；

步骤二：将光场原始白图像I的像素灰度值分别按行列加和(得到每行的像素灰度值总和及每列的像素灰度值总和)，确定微透镜区域的边缘，完成微透镜区域的初步划分；

步骤三：计算每个微透镜区域内各行列像素的灰度值之和(每行的像素灰度值总和及每列的像素灰度值总和)，确定每个微透镜子图像的中心点，即为每个微透镜的中心点，并记录中心点坐标；

步骤四：根据步骤三确定的每个微透镜子图像的中心点，依次检测并提取每个微透镜子图像的边缘特征点；

步骤五：根据相邻微透镜子图像的中心点和边缘特征点之间的位置关系，得到每个微透镜的直径、间距及微透镜总体数目。

本发明的有益效果为：