[发明专利]一种光场相机的图像恢复方法及装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及计算摄像学领域，尤其涉及一种光场相机的图像恢复方法及装置。

【背景技术】

点扩散函数是描述光学系统对点光源解析能力的函数。因为点光源在经过任何光学系统后都会由于衍射而形成一个扩大的像点。通过测量系统的点扩散函数，能够更准确地提取图像信息。点扩散函数可以看作是一个聚焦的光学系统的冲击响应，或是未解析物体的一个扩散斑。从泛函数角度来分析，点扩散函数是图像系统的空间域的传递函数。点扩散函数应用在傅里叶光学、天文成像、电子显微以及3D显微镜和荧光显微镜等领域。

相比于传统相机，光场相机能够存储丰富的光场信息。光场相机的实现方式可分为两种思路。一种主流的实现光场相机的方式是在传统相机的主透镜与传感器所在平面加入微透镜阵列。每个微透镜对应的宏像素对应若干传感器像素单元。对二位光场图像中像素进行重新排列，得到四维光场矩阵，将四维光场重新投影到新的像平面进行积分叠加，就可以获得不同平面上的对角图像。此种设备记录的数据中包含角度信息与空间信息的内在联系，例如可从中提取出不同观察视角的图片。但同时传感器上记录空间信息的像素比例大幅下降，空间分辨率与角度分辨率形成一对矛盾。

【发明内容】

为了解决现有的光场相机的空间分辨率与角度分辨率之间的矛盾，本发明提供了一种光场相机的图像恢复方法及装置，可以在现有的光场相机的成像传感器上恢复出质量更好的物体图像。

一种光场相机的图像恢复方法，包括如下步骤：

获取系统点扩散函数步骤，获取所述光场相机的包括主透镜和微透镜阵列形成的系统点扩散函数，其中，物体在所述系统点扩散函数的卷积作用下，在成像传感器上形成图像；

图像恢复步骤，将所述图像根据所述系统点扩散函数进行反卷积运算，获取物体的原始数据。

优选地，所述获取系统点扩散函数步骤还包括以下步骤：

获取物体通过所述主透镜在所述微透镜阵列上成像的第一点扩散函数；

获取物体通过所述微透镜阵列在所述微透镜阵列的焦平面上成像的第二点扩散函数；

将所述第一点扩散函数和第二点扩散函数进行卷积的结果与二维冲击函数相乘获得所述系统点扩散函数，其中所述二维冲击函数的每个冲击的二维坐标与所述微透镜阵列中对应的微透镜的位置相对应。

优选地，所述系统点扩散函数采用如下算法获得：

或者

或者

其中，I(x，y)代表所述成像传感器记录的图像，H(x，y)代表所述系统点扩散函数，O(x，y)代表物体空间中的物体，N代表噪声。

本发明还提供了一种光场相机的图像恢复装置，包括：

获取系统点扩散函数单元，用于获取所述光场相机的包括主透镜和微透镜阵列形成的系统点扩散函数，其中，物体在所述系统点扩散函数的卷积作用下，在成像传感器上形成图像；

图像恢复单元，用于将所述图像根据所述系统点扩散函数进行反卷积运算，获取物体的原始数据。

优选地，所述获取系统点扩散函数单元还用于：

获取物体通过所述主透镜在所述微透镜阵列上成像的第一点扩散函数；

获取物体通过所述微透镜阵列在所述微透镜阵列的焦平面上成像的第二点扩散函数；

将所述第一点扩散函数和第二点扩散函数进行卷积的结果与二维冲击函数相乘获得所述系统点扩散函数，其中所述二维冲击函数的每个冲击的二维坐标与所述微透镜阵列中对应的微透镜的位置相对应。

优选地，所述系统点扩散函数采用如下算法获得：

或者

或者

其中，I(x，y)代表所述成像传感器记录的图像，H(x，y)代表所述系统点扩散函数，O(x，y)代表物体空间中的物体，N代表噪声。

本发明的有益效果是：本光场相机的图像恢复方法可以将现有基于微透镜阵列的的光场相机成像传感器获得的图片中，获得分辨率更高的图片。

【附图说明】

图1是现有技术的基于微透镜阵列光场相机结构示意图；

图2是本发明一种实施例的光场相机的图像恢复方法的流程示意图。

【具体实施方式】

以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。

如图2所示，一种实施例的光场相机的图像恢复方法，包括如下步骤：

一、构建物体通过光学系统成像模型。