[发明专利]一种光场图像旋转误差校正方法

说明书

一种光场图像旋转误差校正方法,涉及图像处理领域,为了解决现有光场图像旋转误差校正方法存在的计算量大、耗时长、旋转角度求解精度低以及校正效果不理想的问题。获取光场原始白图像；提取参考图像；将参考图像初步划分为多个微透镜子图像，确定粗调中心区域；计算每个微透镜子图像的中心坐标；对中心坐标进行线性拟合，估计出图像旋转角度；将待校正光场原始图像中的各像素点进行反向旋转坐标映射和插值处理，获得校正后的光场原始图像；对目标场景进行四维光场解析和数字重聚焦处理，得到重聚焦图像，将重聚焦图像中的像素点进行正向旋转坐标映射和插值处理，获得校正后的重聚焦图像。本发明适用于校正光场图像。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，具体涉及一种光场图像旋转误差校正技术。

背景技术

光场相机应用光场成像技术，可通过单次曝光获取并显示来自空间目标的多角度光场辐射强度分布。不同于传统成像设备仅记录空间信息，它能够同时记录四维光场的二维空间信息和二维角度信息。光辐射角度信息的保留为实现目标场景的多视角成像、数字重对焦及三维重建提供了所需的光场数据。近年来，利用光场图像数据已开发出多种复杂场景的重建算法，光场相机正逐步应用于在高温火焰测量、目标识别、粒子测速、实时监测等工程领域。

光场相机通过在主镜头和图像传感器之间加入微透镜阵列来获得记录完整光场信息的原始图像，该图像由各微透镜单元所成的子图像按序排列组成，其子图像位置及所覆盖的像元位置是实现四维光场解析的基础。然而，由于相机装配精度的限制，微透镜阵列或图像传感器可能存在一定的旋转角度，实际拍摄的光场图像中各子图像会发生不同程度的偏转。子图像的失配造成光场解码时空间和角度信息的混淆或缺失，使得目标的重建精度和效率显著降低。因此，有必要对光场图像的旋转误差进行校正，以补偿系统内部元件间的旋转角度对光场成像的影响。

目前，光场图像旋转误差校正方法通常先标定出所有子图像(即微透镜)的中心点，利用各中心点连线估计其旋转角，并将图像旋转相应的角度实现图像校正。此类方法由于采用模板匹配、渐晕峰值等方法对整体图像进行中心标定，计算量大、耗时长，并且受到主镜头渐晕效应的影响，边缘子图像的中心定位精度不高，导致求解旋转角度存在偏差；其次，中心标定和图像旋转的定位精度均为像素级，由于像素尺寸的限制，实际中心点定位及后续图像校正结果的误差会进一步增加；并且对于光场图像来说，各子图像的位置及其所覆盖像元的位置对应的空间信息和角度信息是相互关联的，仅对图像整体进行旋转将会带来额外的光场空间信息偏转。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有光场图像旋转误差校正方法存在的计算量大、耗时长、旋转角度求解精度低以及校正效果不理想的问题，从而提供一种光场图像旋转误差校正方法。

本发明所述的一种光场图像旋转误差校正方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：使用光场相机对白色匀光板成像，获取光场原始白图像I；

步骤二：对光场原始白图像I进行滤波处理，并提取滤波后光场原始白图像I的中心区域图像作为参考图像I′；

步骤三：将参考图像I′划分为多个微透镜子图像，在每个微透镜子图像内进行局部搜索，确定粗调中心区域D；

步骤四：对粗调中心区域D内的像素点进行插值处理，得到具有亚像素精度的像素点坐标及其灰度值，然后计算每个微透镜子图像的中心坐标(x_ci,y_cj)；

步骤五：分别对同一行/列的微透镜子图像的中心坐标(x_ci,y_cj)进行线性拟合，根据拟合函数估计出图像旋转角度θ；

步骤六：将待校正光场原始图像LI中的各像素点进行旋转角度为θ的反向旋转坐标映射和插值处理，获得校正后的光场原始图像LI′；