[发明专利]一种估计全光圈下单透镜光场相机的点扩散函数的方法

说明书

本发明公开了一种估计全光圈下单透镜光场相机的点扩散函数的方法，包括：采用单透镜光场相机分别拍摄同一场景的全光圈下的光场图像和小光圈下的光场图像；估计得到小光圈下的光场图像上的物体所在平面到主镜头之间的绝对距离；获取单透镜光场相机的参数，模拟得到估计的绝对距离下小光圈下单透镜光场相机的点扩散函数；建立成像模型，并使用全光圈下的光场图像、小光圈下的光场图像以及模拟的小光圈下单透镜光场相机的点扩散函数建立优化模型，估计得到全光圈下单透镜光场相机的点扩散函数。本发明提出的方法，不仅降低算法复杂度，而且可以省掉复杂的测量步骤从而节省时间和成本。

技术领域

本发明涉及计算机视觉与数字图像处理领域，尤其涉及一种估计全光圈下单透镜光场相机的点扩散函数的方法。

背景技术

光场相机因其能够获取场景的多维信息，在计算机视觉、机器人等领域得到广泛应用。不同于传统相机，光场相机在镜头组与传感器之间插入了一块微透镜阵列，微透镜阵列取代传统相机的传感器所在的位置——镜头组的焦平面处。微透镜阵列接收到来自镜头组的光线后，将光线信息进一步传送至传感器，以数码的方式记录下场景的位置与方向信息。光场相机通过使用镜头组来减小像差，但镜头组的使用无疑会增加光场相机的成本、体积以及重量。而现今相机的发展趋势是小型化，轻量化。因此，研究者们考虑使用单透镜光场相机进行成像。但是单透镜的像差相比镜头组要严重很多，使用单透镜光场相机成像，势必会得到低质量的光场图像。随着图像复原技术的不断发展，图像去模糊的方法日趋成熟。传统的使用镜头组来减小像差方法可由去模糊等计算成像技术替代。因此，结合去模糊技术，可以使用单透镜光场相机进行成像，达到降低相机成本、体积和重量的目的。

其中单透镜的像差在成像过程中造成的模糊可以用点扩散函数来表示，点扩散函数描述了一个成像系统对一个点光源的响应，它能够反映成像系统对点光源的解析能力。传统的使用盲卷积的方法去获取单透镜光场相机的点扩散函数的算法复杂度高，而传统的使用物理装置进行测量获取单透镜光场相机的点扩散函数的方法，测量步骤非常复杂，耗时，而且成本较高。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种估计全光圈下单透镜光场相机的点扩散函数的方法，不仅可以降低算法复杂度，而且可以省掉复杂的测量步骤从而节省时间和成本。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种估计全光圈下单透镜光场相机的点扩散函数的方法，包括以下步骤：

S1：采用所述单透镜光场相机分别拍摄同一场景的全光圈下的光场图像和小光圈下的光场图像，其中全光圈表示所述单透镜光场相机的主镜头的光瞳直径与主镜头的整体直径一致，小光圈表示所述单透镜光场相机的主镜头的光瞳直径与主镜头的整体直径的比值小于0.1；

S2：估计得到小光圈下的光场图像上的物体所在平面到所述主镜头之间的绝对距离；

S3：获取所述单透镜光场相机的参数，模拟得到估计的所述绝对距离下小光圈下单透镜光场相机的点扩散函数；

S4：建立成像模型，并使用全光圈下的光场图像、小光圈下的光场图像以及模拟的小光圈下单透镜光场相机的点扩散函数建立优化模型，估计得到全光圈下单透镜光场相机的点扩散函数。

优选地，步骤S1还包括在拍摄光场图像之前对所述单透镜光场相机进行标定校正。

优选地，步骤S2具体包括：采用距离估计模型估计得到小光圈下的光场图像上的物体所在平面到所述主镜头之间的绝对距离。