[发明专利]一种基于光场测量的光场高清晰成像方法

权利要求书

1.一种基于光场测量的光场高清晰成像方法，其特征在于：该方法包含步骤如下：

①、用光场相机拍摄目标，得到目标的原始光场数据，并提取出虚拟子孔径图像；

②、对子孔径图像进行处理，对于点目标，通过质心算法计算出虚拟子孔径图像的质心，而对于扩展目标，选取参考子孔径图像，通过图像相关算法计算出虚拟子孔径图像和参考子孔径图像的相关矩阵，并由此求出子孔径图像的质心位移；

③、平移虚拟子孔径图像，对此位移量进行补偿，恢复虚拟子孔径图像的对称性；

④、对恢复对称性的子孔径图像进行数字重聚焦，得到目标高分辨率的复原图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于光场测量的光场高清晰成像方法，其特征在于：通过校正子孔径图像的位置来克服大气湍流像差对光场成像的影响。

3.根据权利要求1所述的一种基于光场测量的光场高清晰成像方法，其特征在于：质心算法中虚拟子孔径图像的质心的位置可以由几何光学推导出的质心计算公式求得：

其中，设微透镜阵列的数目为2M×2N，2M和2N分别为一维方向上微透镜的个数，第(m,n)个微透镜对应的光瞳像为I_m,n(ξ,η)，ξ、η为光瞳像在成像CCD光敏面上的位置坐标，d为微透镜单元的孔径，f_M为主透镜焦距；

图像相关算法是通过计算图像的最大相关矩阵来计算亚像元的位移量，设I_m(x,y)为第m个虚拟子孔径图像，I_r(x,y)为参考图像，I_r(x+u,y+v)为平移后的参考图像，偏移量为(u,v)，图像相关矩阵可以表示为：

亚像元的位移量(u_m,v_m)为：

其中，(u_p,v_p)为相关系数取最大值时的位移量。

4.根据权利要求1所述的一种基于光场测量的光场高清晰成像方法，其特征在于：数字重聚焦所使用的的方法可以为光线追迹数值积分法或傅里叶切片法，重聚焦面上的光照度可以表示为：

其中，(x',y')为重聚焦面上的位置坐标，(u,v)为主镜上的位置坐标，cos⁴θ为渐晕系数，F为精准聚焦平面与主镜头之间的距离，F'为成像平面与主镜之间的距离，对应主镜(u,v)处子孔径图像的光亮度；

光线追迹数值积分法即通过光线追迹的方法计算在不同u,v位置被积函数L_F的值，再将其叠加便得到重聚焦图像；

广义傅里叶切片定理表示如下：

其中，表示将目标函数代入算子进行运算；为M维的傅里叶变换算子；为积分投影算子，其通过对多余的N-M个变量积分，使一个N维函数降到M维；为基础变换算子；为的逆矩阵的转置；为傅里叶切片算子，其通过直接将多余维度置零的方式实现函数降维；根据傅里叶切片定理可以得出：2维对焦图像是实质上是4维光场在频域中的2维切片。

5.根据权利要求1所述的一种基于光场测量的光场高清晰成像方法，其特征在于：基于光场相机本身所记录的光线信息来测量子孔径图像的位移量而不需要添加其它的硬件设施。