[发明专利]一种基于摄像机阵列的任意焦曲面拍摄方法

说明书

本发明提出一种基于摄像机阵列的任意焦曲面拍摄方法，该方法利用标定后的摄像机阵列获取三维场景的视差图像序列，利用其获取的三维信息数据的冗余性，可以实现在三维场景任意曲面聚焦。该方法包括视差图像像素偏移量的计算和任意焦曲面拍摄图像的合成两个过程，同时具备高速率、可调节和标定简单的优点，突破了传统摄像机仅能在平面聚焦的限制。

技术领域

本发明涉及三维场景中焦曲面拍摄技术，特别涉及一种基于摄像机阵列的任意焦曲面拍摄方法。

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。传统的摄像机拍摄都具有特定的景深，且在成像的三维场景物方空间聚焦面为平面。由于入射光瞳直径的限制，传统的摄像机拍摄图像的景深范围固定，无法后期调节，更无法在三维场景方空间的特定曲面进行聚焦。摄像机阵列是获取三维场景不同角度三维信息的装置，其获取的三维信息数据具有很大的冗余性。目前，摄像机阵列主要应用在三维重建和三维显示领域，同时，在目标探测和识别领域也有应用。

发明内容

本发明旨在实现一种基于摄像机阵列且可以聚焦于三维场景任意曲面的拍摄方法。该方法同时具备高速率、可调节和标定简单的优点。为了达到上述目的，本发明提出一种基于摄像机阵列的任意焦曲面拍摄方法。该方法基于摄像机阵列，根据摄像机阵列中每个摄像机的位姿，结合摄像机阵列标定方法，实现等价的虚拟摄像机。利用等价的虚拟摄像机，对三维场景进行拍摄，计算目标焦曲面每个像素对应的像素偏移量，合成目标焦曲面拍摄图像。该方法包括视差图像像素偏移量的计算和任意焦曲面拍摄图像的合成两个过程。

本发明利用摄像机阵列得到等价的虚拟摄像机，不仅可以聚焦于三维场景中的特定平面，而且可以聚焦于三维场景中的任意曲面，如附图1所示。本发明中的焦曲面可以是三维场景表面，也可以是任意数值曲面。

本发明所提方法的流程如附图2所示，调节摄像机阵列中的每个摄像机的位姿，确定中心深度平面的位置和拍摄三维场景的范围，利用摄像机阵列标定方法，得到摄像机阵列的标定参数，进而对摄像机阵列获得的视差图像进行校正，得到校正的视差图像序列；根据确定的目标焦曲面，并结合每个摄像机的索引编号，计算目标焦曲面上每个像素对应的像素偏移量，最终合成目标焦曲面拍摄图像。