[发明专利]一种光场相机微透镜阵列几何参数的标定方法

说明书

本发明公开了一种光场相机微透镜阵列几何参数的标定方法，包括以下步骤：步骤一：将匀光板装在光场相机镜头的前端，对白光源进行拍照，得到光场相机的白图像；步骤二：对光场相机的白图像进行去马赛克处理，将其转换成真彩图像；步骤三：提取真彩图像中所有微透镜的边缘轮廓，保存边缘点的坐标；步骤四：根据对边缘点的坐标，得到所有微透镜的圆心坐标C_i(x,y)和相对应的半径R_i,并统计微透镜个数N。本发明提供的方法自动化程度高，直接对原始图像进行操作，无需预设模板，可为光场相机内外参数标定及相机光学模型提供准确的微透镜阵列数据，及后续的图像处理提供不同类型的微透镜图像。

技术领域

本发明涉及一种相机几何参数的标定方法，属于数字图像处理领域。

背景技术

光场相机区别于传统相机，它是在主透镜和图像传感器之间安置一个微透镜阵列，传感器可以同时记录光线的强度信息和方向信息，实现对四维光场数据的采集。光场相机具有先拍照后对焦的特点，可以有效的捕捉更大范围的场景深度，展示真实场景的三维结构，光场成像技术逐渐应用于航空航天、三维重建、安全监视等诸多领域。

为了获取拍摄实景的三维信息，实现准确的追迹光线，必须对相机的内外参数进行标定。确定像素与微透镜的从属关系，需要对微透镜阵列的参数进行精确标定。但由于微透镜的种类、安装误差以及白图像的漫反射不一致性，使得微透镜中心与灰度峰值点对应关系存在偏差。

目前标定微透镜的几何参数的方法主要有两种：一种是灰度重心法，设定一个阀值T，将图像二值化，然后求每个微透镜子图像的灰度重心坐标，作为微透镜中心。此方法对采集图像时的光源均匀度与阀值的选取有很大要求，采光程度不同，对微透镜图像的灰度和二值化后的图像边缘范围都有很大影响，在应用时准确度不高，而且不能区分不同种类的透镜。另一种是模板匹配法，此法建立六边形网格模板与通过边缘检验算子检验出的边缘进行匹配，最佳匹配出的六边形网格的中心，即为微透镜中心。此法预先设定的模板都是固定参数，若用于其他规格的微透镜阵列，误差会大大增加。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种直接对聚焦光场相机原始白图像进行操作，无需预设模板，能准确获取微透镜阵列中微透镜个数、中心位置以及半径大小的微透镜阵列的标定方法。

一种光场相机微透镜阵列几何参数的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将匀光板装在光场相机镜头的前端，对白光源进行拍照，得到光场相机的白图像；

步骤二：对光场相机的白图像进行去马赛克处理，将其转换成真彩图像；

步骤三：检测并提取真彩图像中所有微透镜的边缘轮廓，保存边缘点的坐标；

步骤四：对边缘点的坐标进行随机Hough变换，得到所有微透镜的圆心坐标C_i(x,y)和相对应的半径R_i,并统计微透镜个数N。

还包括对微透镜种类的标定步骤，该步骤包括：

步骤五：根据每个微透镜的圆心C_i(x,y)和半径R_i，分别用二维数组设置覆盖图像上微透镜对应区域的掩膜，将掩膜与原图像相乘，提取出每个微透镜的图像；

步骤六：利用公式(1)的锐度算法函数，对提取出来的每个微透镜图像进行清晰度L_i计算，并将这些微透镜图像按照清晰度L_i进行递增或递减排序；

式中，df表示图像灰度变化的幅值，dx表示相元之间的距离，df/dx计算时取该像素的8个邻域，M表示微透镜图像的像素个数；