[发明专利]多目图像重聚焦的深度获取方法及系统

权利要求书

1.一种多目图像重聚焦的深度获取方法，其特征在于，所述深度获取方法包括：

标定多个相机的光心位置；

根据各相机采集的图像平面及对应的光心位置，恢复出场景光场，并通过一个虚拟平面记录空间中光线的分布情况；

将各相机所在位置虚拟成合成孔径，使得通过所述虚拟平面的光线在所述合成孔径的像平面内成像；

移动所述合成孔径的像平面，获得对应焦距下的重聚焦图像；

对所述重聚焦图像进行提取，获得三维场景中各点的深度；

其中，所述对所述重聚焦图像进行提取，具体包括：

根据所述重聚焦图像获得各点最聚焦的重聚焦图像的焦距；

将各焦距根据合成孔径的特性反投影至真实三维物体上，得到三维场景中各点的深度；

其中，根据以下公式，确定所述重聚焦图像的代价函数C_RF：

其中，rp代表了接受平面的位置，N是接受平面上一个像素点接受到的光线的个数，l_i代表了N条光线中的第i根光线的颜色值；最小的C_RF表示该点最汇聚的接受平面；

其中，根据以下公式，确定所述三维场景中各点的深度d_p：

其中，p表示所述三维场景中点。

2.根据权利要求1所述的多目图像重聚焦的深度获取方法，其特征在于，所述标定多相机的光心位置，具体包括采用matlab或opencv多相机标定的方法获取光心位置。

3.根据权利要求1所述的多目图像重聚焦的深度获取方法，其特征在于，所述光线的分布情况包括光线的位置、方向及颜色。

4.根据权利要求1所述的多目图像重聚焦的深度获取方法，其特征在于，所述通过所述虚拟平面的光线在所述合成孔径的像平面内成像，具体包括：

通过以下公式，确定在所述像平面内的成像：

I(x，y)＝∫∫l(x，y，u，v)G(θ)dudv；

其中，l(x,y,u,v)表示4D光场中的光线，(x，y)和(u，v)分别表示光线的位置坐标和角坐标，I(x，y)表示图像，G(θ)表示方向的权重，θ是光线与图像所在平面法向量的夹角；

根据以下公式计算各相机由不同角度的光线集合形成的图像：

其中，u_i，h，u_i，l，v_i，h和v_i，l分别表示第i^th个相机的采集角度。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的多目图像重聚焦的深度获取方法，其特征在于，所述相机的个数为7个。

6.一种多目图像重聚焦的深度获取系统，其特征在于，所述深度获取系统包括：

标定单元，用于标定多个相机的光心位置；

恢复单元，用于根据各相机采集的图像平面及对应的光心位置，恢复出场景光场，并通过一个虚拟平面记录空间中光线的分布情况；

虚拟合成单元，用于将各相机所在位置虚拟成合成孔径，通过所述虚拟平面的光线在所述合成孔径的像平面内成像；

移动单元，用于移动所述合成孔径的像平面，获得对应焦距下的重聚焦图像；

提取单元，用于对所述重聚焦图像进行提取，获得三维场景中各点的深度；

其中，所述对所述重聚焦图像进行提取，具体包括：

根据所述重聚焦图像获得各点最聚焦的重聚焦图像的焦距；

将各焦距根据合成孔径的特性反投影至真实三维物体上，得到三维场景中各点的深度；

其中，根据以下公式，确定所述重聚焦图像的代价函数C_RF：

其中，rp代表了接受平面的位置，N是接受平面上一个像素点接受到的光线的个数，l_i代表了N条光线中的第i根光线的颜色值；最小的C_RF表示该点最汇聚的接受平面；

其中，根据以下公式，确定所述三维场景中各点的深度d_p：

其中，p表示所述三维场景中点。

7.根据权利要求6所述的多目图像重聚焦的深度获取系统，其特征在于，所述标定多相机的光心位置，具体包括采用matlab或opencv多相机标定的方法获取光心位置。