[发明专利]一种基于集成成像摄像机阵列的隐藏物体成像方法

说明书

本发明提出一种基于集成成像摄像机阵列的隐藏物体成像方法，该方法利用隐藏物体拍摄参数的计算和隐藏物体光学图像的获取两个过程。基于集成成像摄像机阵列，结合集成成像标定原理，获取隐藏物体对应的拍摄参数。通过对集成成像摄像机阵列获取的微图像阵列进行变换，得到隐藏物体的光学图像。该方法同时具备高精度、高速率、可调节和成像范围广的优点，可在可见光环境下对隐藏物体进行高效成像。

一、技术领域

本发明涉及隐藏物体拍摄技术，特别涉及一种基于集成成像摄像机阵列的隐藏物体成像方法。

二、背景技术

摄像机拍摄技术是将三维场景经过光学成像系统在二维的传感器上投影，进而获得与三维场景相关联的光学信息的技术。随着光学设计和传感器技术的发展，摄像机拍摄技术充满了生活的每个角落。但是，现实生活场景是三维的，由于光的直线传播原理，传统摄像机无法获取隐藏物体的光学图像。为此，X光检测、计算成像以及光子成像技术相继提出，分别可以对特定条件下的隐藏物体进行成像。上述方式或是利用电磁波的穿透性，或是基于对拍摄数据的大量关联计算，或对传感器件具有极高的灵敏度要求，无法做到利用可见光对隐藏物体进行高效成像。集成成像摄像机阵列是获取三维场景不同角度三维信息的装置，可以为集成成像裸眼三维显示提供显示片源。同时，由于集成成像摄像机阵列获取的三维信息数据的冗余性，集成成像摄像机阵列在拍摄隐藏物体方面具有极大的潜力。

三、发明内容

本发明旨在实现一种基于集成成像摄像机阵列且在可见光环境下对隐藏物体进行高效成像的方法。该方法同时具备高精度、高速率、可调节和成像范围广的优点。为了达到上述目的，本发明提出一种基于集成成像摄像机阵列的隐藏物体成像方法。该方法基于集成成像摄像机阵列，根据隐藏物体的空间三维坐标，结合集成成像标定原理，获取隐藏物体对应的拍摄参数。利用得到的拍摄参数，对集成成像摄像机阵列获取的微图像阵列进行变换，得到隐藏物体可见光环境下的光学图像。该方法包括隐藏物体拍摄参数的计算和隐藏物体光学图像的获取两个过程。

本发明所提方法可以由集成成像摄像机阵列、棋盘格标定板和遮挡场景实现，如附图1所示。在本发明中，根据隐藏物体在遮挡场景中的位置关系，利用棋盘格标定板对集成成像摄像机阵列进行标定，标定后的集成成像摄像机阵列拍摄遮挡场景，获取对应的微图像阵列。

本发明所提方法的流程如附图2所示，利用初步调节的集成成像摄像机阵列拍摄棋盘格标定板，通过检测棋盘格标定板角点坐标，计算集成成像摄像机阵列标定参数；同时根据遮挡场景和隐藏物体的相对关系，测量隐藏物体距离集成成像摄像机阵列的距离，结合集成成像摄像机阵列的标定参数，计算隐藏物体拍摄参数，隐藏物体拍摄参数包括每个摄像机对应的偏移量；利用计算得到的隐藏物体拍摄参数，计算由集成成像摄像机阵列获取的微图像阵列的偏移图像，进而计算隐藏物体的光学图像。

所述隐藏物体拍摄参数的计算过程，首先，计算集成成像摄像机阵列的标定参数。初步调节集成成像摄像机阵列，使得每个摄像机的拍摄范围都覆盖棋盘格标定板所在的空间，且集成成像摄像机阵列与棋盘格标定板之间的距离为ΔD_b。在摄像机阵列中，摄像机数目为M×N，拍摄棋盘格标定板得到对应的M×N标定视差图像，标定视差图像分辨率为W_r×H_r，检测标定视差图像中的棋盘格角点像素坐标，基于单应性变换原理，计算集成成像摄像机阵列中每个摄像机对应的单应性变换矩阵H_m,n，作为集成成像摄像机阵列的标定参数，H_m,n表示为：