[发明专利]用于光场三维粒子图像重构的光场相机校准方法

权利要求书

1.一种用于光场三维粒子图像重构的光场相机校准方法，其特征在于，移动黑底白点校准板到不同景深位置，在不同景深位置下执行如下步骤：

步骤1：单个或多个光场相机拍摄黑底白点校准板，得到多个已知三维位置的白点的光场图像；

步骤2：将各光场相机光圈值调至最大，拍摄白色背景得到微透镜中心图像；

步骤3：通过已知三维位置白点的光场图像及微透镜中心图像，根据光场相机成像规律计算得到不同位置白点在光场相机中成像的弥散圆直径及圆心坐标；

步骤4：拟合弥散圆直径及圆心坐标与三维体空间位置的映射函数；

其中，步骤1、步骤2、步骤3依次执行，或者步骤2、步骤1、步骤3依次执行；

所述用于光场三维粒子图像重构的光场相机校准方法，还包括：

步骤5：根据光场相机成像规律和所述映射函数，找到空间任意位置白点影响到的所有像素及校准权重系数，即实现光场三维粒子图像重构的光场相机校准；

所述步骤5具体为：

根据光场相机成像规律和所述映射函数，计算得到任意三维空间位置白点O_j(x，y，z)对应的弥散圆圆心坐标C_df(j)(X，Y)及弥散圆直径D_df(j)，以及微透镜中心位置C_l(j)，计算得到任意三维空间位置白点影响到的所有微透镜后，找到空间任意位置白点O_j(x，y，z)影响到的所有像素及校准权重系数：定义微透镜的权重系数W₁为微透镜与弥散圆的重叠面积占弥散圆总面积的百分比；定义像素的权重系数W₂为像素与弥散圆覆盖的微透镜下成像白斑区域重叠面积占白斑区域总面积的百分比；每个被任意三维空间位置白点影响到的像素的校准权重系数W＝W₁·W₂。

2.根据权利要求1所述的用于光场三维粒子图像重构的光场相机校准方法，其特征在于，步骤1步中所述校准板上的每一个白点会照亮一个或多个像素，每个被弥散圆覆盖的微透镜下均成像一白斑，记第i个白斑的中心位置为p_c(i)；其中，所述校准板上的白点成等间距排列。

3.根据权利要求1所述的用于光场三维粒子图像重构的光场相机校准方法，其特征在于，步骤2中所述的白色背景为光强均匀的白色背景，微透镜中心图像中的每个白斑中心即为微透镜中心，记第i个白斑中心即微透镜中心位置为C_l(i)。

4.根据权利要求1所述的用于光场三维粒子图像重构的光场相机校准方法，其特征在于，步骤3具体为：

基于拍摄的黑底白点校准板的光场图像，根据如下公式计算三维空间校准板第i个白点O_i(x，y，z)对应的弥散圆直径D_df(i)和圆心坐标C_df(i)(X，Y)：

(C_l(i)-p_c(i))D_df(i)+d_l(C_l(i)-C_df(i)(X，Y))＝0 (1)

d_l＝|C_l(i+1)-C_l(i)|

其中，方程(1)成立的条件为：(a)光场相机为微透镜阵列位于成像传感器一倍焦距之前的聚焦型光场相机，(b)微透镜中心位置C_l(i)对应的微透镜必须被弥散圆完全覆盖。