[发明专利]基于透镜阵列成像的图像处理方法、装置及成像系统

说明书

本发明公开了基于透镜阵列成像的图像处理方法、装置及成像系统。该图像处理方法主要包括：S100对各子透镜生成的像圆，每一距离矩阵的元素集合与相应每一像圆的外接四边形大小相同；S200基于像圆的距离矩阵,建立一个对各元素赋予权重系数的中间系数矩阵；S300将各像圆相应的中间系数矩阵按照各像圆之间预设的拼接间距依次排列和叠加形成多个呈阵列排列的子块后,生成图像拼接矩阵；S400对每一像圆，获取加权像圆；S500将各加权像圆按照预设的拼接间距,依次排列、叠加生成场景拼接图像。本发明通过对透镜阵列所成初始图像的重叠区域进行处理，在子图像拼接成最终完整图像时不会出现失真，提高了透镜阵列的成像质量。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种基于透镜阵列成像的图像处理方法、装置及成像系统。

背景技术

透镜阵列是一种包含有多个呈阵列排布的子透镜的光学器件，现已广泛应用于光场相机、复眼相机以及大视野的显微相机中。其子透镜在透镜阵列内以有序的、等间隔的方形\矩形阵列形式排布。每个子透镜都可以对自身视野范围内的物体成像，每个子透镜所呈图像称作子图像。因此透镜阵列在一次成像中得到的像图(通过透镜阵列后成像得到的初始图像)内包含了多个子图像，且子图像在像图内的排布形式对应子透镜在透镜阵列内的排布形式。透镜阵列成像的任务是对包含有多个子图像的像图进行处理，最终输出的结果是由子图像拼接形成的完整图像。

在透镜阵列成像后进行图像拼接时，常常从子图像中选取一个适当大小的圆形区域也叫作像圆来完成拼接，相邻的像圆会产生部分重叠区域，如何处理重叠区域内的图像，使之在相邻的像圆间自然过渡、无失真感，这也是影响微透镜阵列成像质量的一个关键步骤。

现有技术中，一种处理重叠区域内图像的方法是在重叠区域内，每个像素点的取值为该像素点在相邻的像圆内的取值的平均值(下文中将把这种方法称为“重叠区域平均加权融合”)。具体举例来说，在一种情况下，若重叠区域为相邻两个像圆重叠形成(此时重叠区域形状为叶形)，则该重叠区域内的像素点的取值为相邻两个像圆内该像素点的对应点的取值的平均值。在另一种情况下，若重叠区域为相邻四个像圆重叠形成(此时重叠区域形状为凸边正方形)，则该重叠区域内的像素点的取值为相邻四个像圆内该像素点的对应点的取值的平均值。这种方法具有计算简便的优点，但当像圆内光照不均匀、或像圆边缘图像畸变较大、成像质量不佳时，重叠区域平均加权融合的效果将存在较大失真，导致最终成像质量较差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于透镜阵列成像的图像处理方法、图像处理装置以及成像系统，用于解决现有技术中在子图像拼接成最终完整图像时出现失真，而导致成像质量不佳的问题。

本发明提供一种基于透镜阵列成像的图像处理方法，所述透镜阵列包括多个呈阵列排布的子透镜，其中，所述图像处理方法包括以下步骤：S100建立距离矩阵步骤：对各子透镜生成的像圆，每一所述距离矩阵的元素集合与相应每一所述像圆的外接四边形大小相同,所述距离矩阵内的各元素的值为该元素对应的像素至所述像圆圆心的距离；S200基于所述像圆的所述距离矩阵,建立一个对各元素赋予权重系数的中间系数矩阵，每一像圆的所述距离矩阵对应一中间系数矩阵；S300将各像圆相应的所述中间系数矩阵按照各像圆之间预设的拼接间距依次排列和叠加形成多个呈阵列排列的子块后,生成图像拼接矩阵，所述图像拼接矩阵中的每一子块对应一像圆；S400对每一像圆，利用所述像圆所对应的中间系数矩阵中各元素的值与从所述图像拼接矩阵中取出对应各像圆位置的子块之间的关系获取加权像圆；S500将各所述加权像圆按照所述预设的拼接间距,依次排列、叠加生成场景拼接图像。

本发明还提供一种基于透镜阵列成像的图像处理装置，所述透镜阵列包括多个呈阵列排布的子透镜，其特征在于，所述图像处理装置包括：

距离矩阵建立模块，用于对各子透镜生成的像圆，每一所述距离矩阵的元素集合与相应每一所述像圆的外接四边形大小相同,所述距离矩阵内的各元素的值为该元素对应的像素至所述像圆圆心的距离；