[发明专利]一种光场相机的无损全聚焦方法及装置

说明书

本发明公开了一种光场相机的无损全聚焦方法及装置，该方法通过确定原始光场图像中各宏像素的中心像素点，并计算各宏像素的中心像素点与对应的非中心像素点的视差值，以计算各宏像素的位移步长，然后将非中心像素点转换到频域，并根据位移步长对频域中的各非中心像素点进行移动，将移动后的非中心像素点转换到空间域，与对应中心像素点重构形成新的宏像素，从而得到新的光场图像，最后对新的光场图像进行降维处理，得到二维无损全聚焦图像，提高聚焦效果。

技术领域

本发明涉及光场相机应用技术领域，具体涉及一种光场相机的无损全聚焦方法及装置。

背景技术

光场相机作为一种记录光场来实现被动式三维立体成像的设备，有着广泛的民用与军事领域应用前景。相比于传统成像“所见即所得”的探测形式，光场相机获取的是光辐射的完整分布，也就可以通过变换和积分等数据处理的手段来计算出所需的图像。光场相机最主要的特点就是可实现大孔径的全聚焦，但目前的全聚焦方法都会造成分辨率的缺失，因此全聚焦的效果不是很好。

发明内容

本发明要解决的技术问题现有的全聚焦方法会造成分辨率的缺失导致聚焦效果差，因此，本发明提供一种光场相机的无损全聚焦方法及装置，以获得分辨率无损的全聚焦图像，提高聚焦效果。

本发明通过下述技术方案实现：

一种光场相机的无损全聚焦方法，包括：

S1：对获取的原始光场图像进行标定和校正预处理，并从预处理后的原始光场图像中获取所有宏像素；

S2：确定每个宏像素的中心像素点，并计算各宏像素的中心像素点与对应的非中心像素点的视差值；

S3：基于所述视差值计算各宏像素的位移步长，并将各宏像素的中心像素点固定不变，非中心像素点转换到频域；在频域中，基于位移步长对各非中心像素点进行移动，将移动后的非中心像素点转换到空间域，并与对应中心像素点重构，形成新的宏像素；

S4：基于所有新的宏像素形成新的光场图像，并对所述新的光场图像进行降维处理，得到二维无损全聚焦图像。

进一步地，所述光场相机包括主镜头、微透镜阵列和探测器；

光线通过所述主镜头后穿过微透镜阵列中的各微透镜，在探测器上形成光场图像作为原始光场图像。

进一步地，每一宏像素内像素点的数量由对应的微透镜口径决定。

进一步地，所述在频域中，基于位移步长对各非中心像素点进行移动，包括：

将各宏像素转换到频域，并根据各宏像素的位移步长对对应的宏像素中的各非中心像素点进行移动。

进一步地，所述将各宏像素转换到频域，包括：

通过二维离散傅里叶公式将宏像素转换到频域；所述二维离散傅里叶公式具体为：

其中，F(u，v)为宏像素转换到频域上的频率图，u，v为频域离散变量，f(x,y)是大小为M×N的宏像素，M为宏像素中像素横向数量，N为宏像素中像素纵向数量。

进一步地，所述位移步长包括宏像素x方向上的位移量和y方向上的位移量；

所述宏像素x方向上的位移量Δx(i,j)＝k(i-i_c)；

所述宏像素y方向上的位移量Δy(i，j)＝k(j-j_c)；

其中，k表示视差值，i_c为中心像素点横向坐标，j_c为中心橡素点纵向坐标，i为其他像素点横向坐标，j为其他像素点纵向坐标。

进一步地，将所述非中心像素点转换到频域具体为：