[发明专利]基于相机阵列的全景光场采集装置、处理方法和计算设备

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种基于相机阵列的全景光场采集装置、处理方法和计算设备。

背景技术

光场成像的过程包括光场的采集以及相应的光场数据处理。从结构上来分，光场的采集主要包括多相机组合和单相机改造两种方式。前者以麻省理工学院和斯坦福大学为代表，先后采用多相机阵列的方式搭建了光场采集系统，从每个相机拍摄到的图片进行重构，计算出四维光场。单相机光场采集方式在单个相机中引入光学调制元件，改变其成像结构，从而将相机内部的四维光场重新分布到一个二维的探测器平面上。

自从能够商用的光场相机问世之后，因为光场具有传统摄像手段所不具有的优势，研究者就考虑将在传统摄像中已经得到广泛应用的全景图像拼接应用于光场图像中。与传统全景图像相比，光场全景在观看时不仅能够实现三自由度的转动，还能够实现根据观看者的需要多次聚焦，并且在一定程度上实现小角度的三维位移，给观看者更具沉浸感的体验。

现有的实现光场图像拼接的方法主要有两种，并且都是基于现有商用光场相机的：

一、先对拍摄的图像阵列进行处理，获得一系列不同焦距下的图像，对这一系列不同焦距下的图像进行拼接，此方法处理后得到的全景光场图像避免了第一种方法会产生的变焦失效问题，但因为还是对不同焦距下的图像采用了不同的拼接参数，虚化、错位等问题仍无法避免；有研究者提出对这一算法进行改进，使用全焦图像进行拼接，再将拼接参数应用于不同焦距下的图像，但在应对某些与光线方向非常相关的因素时(反射、阴影等)仍然会有缺陷出现；

二、直接对光线进行处理，将事先拍摄好的固定角度的光场图像用来进行拼接，由于光场图像拍摄角度固定，相邻两张图像中的每条光线的关系就能通过计算得到，但需要非常大的计算能力以及事先的精确校准，实施难度较大。

因此，为了解决上述问题，需要一种基于相机阵列的全景光场采集装置、处理方法和计算设备。

发明内容

本发明的一各方面在于提供一种基于相机阵列的全景光场采集装置，所述装置包括一个正N边形柱体，在所述柱体的每一个侧面均匀分布K个参数相同的镜头，所述K个属性相同的镜头组成矩阵相机阵列；

其中，N的取值由所述柱体相邻面上对应位置的镜头所拍摄场景的重合度确定，所述矩阵相机阵列的长度为x，所述矩阵相机阵列的宽度为y，K＝x×y。

优选地，所述柱体相邻面上对应位置的镜头所拍摄的场景刚好重合时，所述柱体的变数N取最小值。

本发明的另一个发明在于提供一种全光场处理方法，所述方法包括：

所述K个参数相同的镜头同步曝光，获取K×N个图片；

将N边形柱体不同面上对应位置的镜头拍摄的图片进行全景图片拼接，生成K个全景阵列图；

拼成生成的所述K个全景阵列图在水平方向看成一个循环，进行具有边缘处理的重聚焦计算。

优选地，所述K个全景阵列图按照如下方法生成：

根据拼接算法对第一组图片进行全景拼接生成第一张全景图，并计算生成所述第一张全景图的模板参数；

将余下的K-1组图片使用所述模板参数，依次通过拼接算法拼接生成K-1张全景图；

将生成的所述第一张全景图与所述K-1张全景图阵列，生成K个全景阵列图。

优选地，所述模板参数为拍摄每一组图片的各个镜头相对位置不变时可以复用的参数集合。

优选地，当拍摄静态物体时，所述K个参数相同的镜头同步曝光，获取K×N个图片。

优选地，当拍动态物体时，所述K个参数相同的镜头同步曝光，获取K×N个图片。

本发明的再一个方面在于提供一种适用于全光场处理方法的计算设备，所述计算设备存储多条指令，加载并执行：

控制全景光场采集装置的K个参数相同的镜头同步曝光，获取K×N个图片；

将N边形柱体不同面上对应位置的镜头拍摄的图片进行全景图片拼接，生成K个全景阵列图；

拼成生成的所述K个全景阵列图在水平方向看成一个循环，进行具有边缘处理的重聚焦计算。

优选地，所述K个全景阵列图按照如下方法生成：

根据拼接算法对第一组图片进行全景拼接生成第一张全景图，并计算生成所述第一张全景图的模板参数；

将余下的K-1组图片使用所述模板参数，依次通过拼接算法拼接生成K-1张全景图；

将生成的所述第一张全景图与所述K-1张全景图阵列，生成K个全景阵列图。

优选地，所述模板参数为拍摄每一组图片的各个镜头相对位置不变时可以复用的参数集合。