[发明专利]一种基于原始图像的四维光场解码预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于光场成像、图像处理、计算机视觉等技术领域，涉及一种四维光场解码预处理方法，尤其是一种不依赖于白图像(White image)的自适应性解码预处理方法。

背景技术

光场成像利用其特殊的成像结构，能够获取四维的光场数据，显著拓宽图像捕获的数据种类，因此也就能为图像重建带来更多的信息，目前已经在扩大成像景深、深度估计等领域得到应用。光场成像主要有三种形式：微透镜阵列、相机阵列、掩膜及其他。其中，微透镜阵列形式通过放置在主透镜和传感器之间的微透镜阵列来获取光场数据，是目前最常用的光场成像方式。

从微透镜阵列形式的光场相机采集到的原始图像(Raw image)中解码出四维光场信息是进行光场数据处理的首要步骤，而四维光场解码的预处理操作又是决定光场解码准确与否的关键。四维光场解码预处理主要包括标定和去渐晕，其中，标定即是精确定位每一个微透镜所成像的中心位置，利用标定信息对采集到的原始光场图像进行准确四维光场解码，但微透镜阵列并不是完全与传感器像素配准，存在偏移和旋转，因此四维光场解码过程依赖于对光场相机的精确标定，同时，标定信息并不是固定不变的，它会随着相机镜头的变焦等发生变化，所以标定是光场数据处理的关键，也是制约光场图像处理灵活性的瓶颈。去渐晕同时也是四维光场解码预处理的必要环节，它用来消除微透镜对光线的部分阻碍影响，提高光场成像质量。现有的用于解决标定和去渐晕这两大问题的主流方法是采用相同拍摄参数采集一张白图像作为校准模板，通过白图像中微透镜图像的亮度极大值点定位中心完成标定，采用将原始采集图像对应像素与白图像对应像素值相除的方式来达到去渐晕的效果。

目前商业化的lytro光场相机预存了关于主镜头不同参数设置的近50张白图像，拍摄过程中根据参数设定找到相匹配的白图像用于解码，用户体验较好但是不能更换镜头。Raytrix可以更换镜头，但要求每次更换镜头或者变焦的时候都要使用匀光器拍摄一幅对应的白图像用于预处理，与传统的单反相机相比使用灵活度差。这些方法虽然在四维光场解码的预处理方面能够取得较好的效果，但仍然受制于白图像，当光场相机更换了镜头或进行了变焦等操作时，都需要重新采集新的白图像用于预处理才能进行进一步的数据处理，这样就极大地影响了光场相机使用的灵活性，进一步限制了光场相机的普及使用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，为了突破四维光场解码预处理需基于白图像这一局限，本发明提供了一种基于原始图像的白适应的四维光场解码预处理方法，以提高光场成像应用的灵活性。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于原始图像的四维光场解码预处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1，利用光场成像装置采集得到场景原始图像；

步骤S2，对于所述原始图像进行标定，得到所述原始图像的中心坐标集g_c(x)；

步骤S3，利用所述步骤S2获得的标定信息对所述原始图像进行重采样处理，获得子孔径图像阵列；

步骤S4，对所述子孔径图像阵列中的边缘子孔径图像进行去渐晕处理，获得去渐晕后的子孔径图像阵列；

步骤S5，利用去渐晕后的子孔径图像阵列完成四维光场解码，得到四维光场的参数化表示。

本发明基于微透镜阵列形式光场成像的特点，将光场成像中的标定问题建模为图像特征配准问题，将退渐晕问题转化为光照校正问题，在将现有成熟算法灵活运用的基础上，提出了一种基于原始图像的四维光场解码预处理方法，以解决预处理过程中关键的标定和去渐晕问题，突破了传统预处理对白图像的依赖，提高了光场成像应用的灵活性，有望扩大光场成像的普及应用范围，促进光场成像的应用发展。

附图说明

图1为白图像标定示意图，图1(a)为一幅白图像示意图，图1(b)为图1(a)的局部放大图，图1(c)为白图像的标定结果示意图；

图2为传统四维光场解码预处理方法的流程图；

图3为本发明提供的基于原始图像的四维光场解码预处理方法的流程图；

图4为光场相机采集原始图像示意图，图4(a)为采集到的原始图像示意图，图4(b)为图4(a)的局部放大图；

图5为光场成像过程中的渐晕效果示意图，图5(a)为具有渐晕效果的子孔径图像阵列示意图，图5(b)为图5(a)的中心子孔径图像，图5(c)为图5(a)的边缘子孔径图像；

图6为去渐晕后的子孔径图像阵列示意图；

图7为本发明提供的基于原始图像的标定方法的流程图；

图8为光场成像相关标定参数的示意图；