[发明专利]一种光场采样及重构方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及光场采集领域，尤其涉及一种光场采样方法及重构与装置。

背景技术

针对光场采集的问题，从1992年阿德尔森(Adelson)搭建出采集光场的原型系统开始，国际上在此方面的研究和开发有大约二十年的发展历史，广大研究者进行了大量的努力并提出了多种方法，包括相机阵列采集、单相机时序采集和单相机同时采集等。相机阵列采集有斯坦福大学(StanfordUniversity)、麻省理工学院(MIT)等研究机构为代表的平面相机阵列以及南加州大学(USC)等为代表的穹形阵列，通过多传感器采集角度信息，需要标定、校准、同步等工作，并且系统可移动性差；单相机时序采集则主要通过机械控制台架移动相机或者巧妙的采集策略对相机进行精确的位置和姿态控制，斯坦福大学、微软研究院等在此方面做过一些研究工作；单相机同时拍摄则主要通过在成像光路上加入附加的光学器件来改变光路，将不同角度的光线复用在电荷耦合元件(CCD)上，比如李普曼(Lippman)等提出的遮挡蒙版方法、Ren Ng发明的微透镜方法、梁(Liang)发明的编码光圈相机等。总体而言，已有的方法对于光场数据本身的属性未做充分分析，主要通过牺牲等量的空间分辨率或者时间分辨率来获取角度信息，计算代价较高。

近年来，随着压缩感知理论的发展，少数研究者开始运用压缩感知理论进行光场信息采集，比如西北大学(Northwestern University)和亚利桑那大学(University of Arizona)提出的编码光圈方法，但是其只是用传统计算机科学(CS)理论做了仿真实验，且对于光场统计属性缺乏深入研究；MIT的弗格斯(Fergus)等提出了随机镜面成像方法，由于随机镜面的实现工艺等原因，效果很不理想。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种光场采集及重构方法与装置。

本发明提供了一种光场采样方法，包括：

步骤1，制作由随机码字构成的编码光圈；

步骤2，通过更换编码光圈在CCD上得到光场采样数据。

在一个示例中，编码光圈为编码胶片。

本发明提供了一种光场重构方法，包括：

步骤10，对具有时域和空域冗余性的光场数据进行学习，得到一组过完备基；

步骤20，利用公式x=argmin(α·||x||+β·rank(ψ·x))s.t.Y=φ·ψ·x,]]>其中Y为光场采样数据，Φ为编码光圈的码字，Ψ为过完备基，x为投影系数，α、β为常数；

步骤30，利用Ψ与x的乘积重构出光场。

在一个示例中，步骤10中，采用K奇异值分解对具有时域和空域冗余性的光场数据进行学习。

本发明提供了一种光场采样装置，包括定焦单反镜头，在定焦单反镜头的光圈平面开槽，用于放置编码光圈；编码光圈垂直于光轴；编码光圈的码字为随机码字。

在一个示例中，编码光圈为编码胶片。

本发明提供了一种光场重构装置，包括：

过完备基获取单元，用于对具有时域和空域冗余性的光场数据进行学习，得到一组过完备基；