[发明专利]获得光场数据的设备以及处理光场数据的设备和方法

说明书

本申请要求于2009年9月22日提交的第10-2009-89780号韩国专利申请的权益，该申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

以下描述涉及图像处理，更具体地讲，涉及使用调制器获得和处理光场数据，以在频域中空间地调制图像的四维(4D)光场的技术。

背景技术

大多数商业化的成像系统在单幅图像中显示捕获的画面。近来，已进行了对重聚焦图像的全光相机(plenoptic camera)的研究。全光相机，也被称为光场(light field)相机，使用微透镜阵列(通常地，双凸透镜)获得图像的四维(4D)光场信息。全光相机提供给用户各种功能，例如，重聚焦图像的选项，允许在拍摄图像之后调节图像的焦平面。全光相机还允许用户能够在不同视角查看图像的变化。

为了获得这样的光场数据，必需获得关于光取向(orientation)的角度数据以及关于传感器像素的数量的空间数据。结果，当得到角度数据时通常发生分辨率恶化。因此，传统的光场成像无法创建高分辨率图像。因为作为结果的4D数据是从2D传感器接收的二维(2D)角度数据加上2D空间数据，所以空间数据的分辨率被角度数据的量降低。例如，如果需要12×12(即，144)条角度数据来满足透镜的角度分辨率的度数，则作为结果的分辨率将降低至通过使用所有传感器像素而达到的最大分辨率的1/144。

此外，传统的光场系统将均匀采样应用到空间数据。光场系统利用微透镜阵列或光调制器。微透镜阵列由于其结构而必须服从均匀采样，在所述结构中排列具有相同大小的微透镜。同样地，在光调制器的情况下，在均匀分配空间带宽和角度带宽的假设下使用均匀采样。

即，用于空间地调制光场的现有调制器在频域中空间数据针对取向数据的每个频带具有相同的带宽的假设下而被设计。因此，通过这样的现有的调制器创建的频率响应对空间数据以均匀间隔出现。

然而，当光场数据的图像信息被变换到频域时，发生频域越高，空间数据越少的现象。

发明内容

在一个总体方面，提供一种用于获得光场数据来创建图像的设备，所述设备包括：调制器，所述调制器包括衰减图案，所述衰减图案被配置为在频域中空间地调制四维(4D)光场图像；传感器，配置为获得空间地调制的4D光场的二维(2D)信号，其中，衰减图案被配置为通过频域中的空间调制，产生取决于位置的2D信号的频率响应。

所述设备还可包括：调制器包括：透明层；安装在透明层上的金属层，所述金属层形成衰减图案并被配置为将经过透明层的光削弱为不同程度。

所述设备还可包括：衰减图案被配置为通过以下方法产生多个灰度值，所述方法包括：将衰减图案的单元图案划分为多个部分，每个部分包括多个单元；屏蔽每个部分的单元中的一个或多个单元，以产生用于每个部分的灰度。

所述设备还可包括：衰减图案被配置为在低角度频率区域获得较多空间数据并在高角度频率区域获得较少空间数据。

在另一总体方面，提供一种用于处理光场数据来创建图像的设备，所述设备包括：调制器，所述调制器包括衰减图案，所述衰减图案被配置为空间地调制四维(4D)光场图像；传感器，配置为获得空间地调制的4D光场的二维(2D)信号；数据处理器，配置为使用所述2D信号来恢复4D光场数据，其中，衰减图案还被配置为通过频域中的空间调制，产生取决于位置的2D信号的频率响应。

所述设备还可包括：调制器包括：透明层；安装在透明层上的金属层，所述金属层形成衰减图案并被配置为将经过透明层的光削弱为不同程度。

所述设备还可包括：衰减图案还被配置为通过以下方法产生多个灰度值，所述方法包括：将衰减图案的单元图案划分为多个部分，每个部分包括多个单元；屏蔽每个部分的单元中的一个或多个单元，以产生用于每个部分的灰度。

所述设备还可包括：衰减图案还被配置为在低角度频率区域获得较多空间数据并在高角度频率区域获得较少空间数据。

所述设备还可包括：数据处理器还被配置为：将傅里叶变换应用到由传感器感获得的2D信号以创建2D区块；对2D区块中的至少一个2D区块执行补零以使2D区块的大小均匀；将经过补零的2D区块重配置为4D区块堆；将傅里叶反变换应用到4D区块堆来恢复4D光场图像。

所述设备还可包括：数据处理器还被配置为执行补零，以使2D区块具有与多个2D区块中的最大的2D区块的大小相同的大小。

所述设备还可包括：数据处理器还被配置为使用恢复的4D光场数据，从来自至少一个角度的查看图像、处于不同深度的重聚焦图像以及高分辨率图像之中创建至少一个图像。