[发明专利]基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法

权利要求书

1.一种基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，其特征在于包括：

采用微透镜阵列相机获得基准样本的样本四维光场图像,通过不同数字重聚焦参数对样本四维光场图像进行数字重聚焦，获得多个样本重聚焦图像；

对每个样本重聚焦图像的不同分区进行清晰度计算确定最清晰分区，将最清晰分区对应的位置作为当前数字重聚焦参数下的数字成像聚焦面，由数字成像聚焦面计算获得所述最清晰分区的测距距离；

计算不同数字重聚焦参数对应的不同数字成像聚焦面，并确定不同样本重聚焦图像中最清晰分区的测距距离；对不同数字重聚焦参数与相应的测距距离进行拟合，获得测距拟合曲线；

再采用微透镜阵列相机获得目标四维光场图像，选择数字重聚焦参数对目标四维光场图像进行数字重聚焦，获得目标重聚焦图像；

对目标重聚焦图像进行处理，结合测距拟合曲线获得目标距离；

其中，结合测距拟合曲线获得目标距离的方法包括：

选择多个数字重聚焦参数获得多个目标重聚焦图像，对多个目标重聚焦图像进行清晰度计算，基于最清晰的目标重聚焦图像对应的数字重聚焦参数，结合测距拟合曲线获得目标距离；

或者选择一个数字重聚焦参数获得目标重聚焦图像，对目标重聚焦图像的不同分区进行清晰度计算，确定最清晰分区；然后基于所述数字重聚焦参数结合测距拟合曲线获得最清晰分区对应的目标距离；

所述基准样本包括刻度尺，刻度尺倾斜摆放在滑轨上；所述刻度尺倾斜的斜面对应于微透镜阵列相机的镜头。

2.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，其特征在于：所述对每个样本重聚焦图像的不同分区进行清晰度计算包括：

利用数字聚焦算法，计算每个样本重聚焦图像中最清晰分区对应的数字成像聚焦面。

3.根据权利要求2所述的基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，其特征在于：所述对每个样本重聚焦图像的不同分区进行清晰度计算还包括：

对每个样本重聚焦图像中所有分区利用清晰度评价函数进行清晰度计算，获得每个样本重聚焦图像中所有分区的清晰度曲线图。

4.根据权利要求3所述的基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，其特征在于：获得所述最清晰分区的测距距离的方法包括：

根据每个样本重聚焦图像的清晰度曲线图，确定最清晰分区，根据最清晰分区对应的数字成像聚焦面计算获得当前数字重聚焦参数对应的测距距离。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，其特征在于：所述样本重聚焦图像的不同分区的分区方法包括：

沿样本重聚焦图像对应的倾斜方向均分为多个分区。

6.根据权利要求3或4中任一项所述的基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，其特征在于：

所述数字成像聚焦面的获得方法包括：

根据数字聚焦算法的公式，计算获得对应于数字重聚焦参数α的样本重聚焦图像中最清晰分区对应的数字成像聚焦面图像E_αF(x,y)：

式中L_αF(u,v,x,y)为像距为l＝F处，F像面上的光线经过u-v平面上点(u,v)投射到x-y平面上点(x,y)所携带的光谱能量；所述u-v平面表示微透镜阵列所在平面，x-y平面表示探测器所在平面；L_F表示进入微透镜阵列相机后经过u-v平面上点(u,v)投射到x-y平面上点(x,y)所携带的光谱能量。

7.根据权利要求6所述的基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，其特征在于：对每个样本重聚焦图像中所有分区利用清晰度评价函数进行清晰度计算的方法包括：

采用以下公式计算每个分区的清晰度评价结果f(I)：

式中C为梯度矩阵。

8.根据权利要求7所述的基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，其特征在于：所述梯度矩阵C为：

C＝I*L，

式中I为样本重聚焦图像中不同分区的像素对应的灰度值，由不同分区对应的数字成像聚焦面图像E_αF(x,y)获得；所述L为Laplacian算子；

当将刻度尺的样本重聚焦图像沿刻度方向均分为60个分区时：