[发明专利]基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法

说明书

本发明涉及一种基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，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；由样本重聚焦图像获得数字成像聚焦面对应的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。本发明仅需单次曝光后经过成像算法便可获得不同深度的图像序列，可用于呈现动态变化并对实时性要求高的目标测距。

技术领域

本发明涉及数字成像测距技术领域，尤其涉及一种基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法。

背景技术

微透镜阵列成像是一种新型的成像技术，通过在主透镜和传感器之间安装一个微透镜阵列，使不同方向光线透过主透镜的光瞳后再透过微透镜，在图像探测器上成像；不同方向的光打在不同的像素上，使得探测器上像素能够记录包含光线的方向信息和强度信息的四维光场数据。对四维光场数据进行后期数字聚焦，可有效地捕捉更大范围的场景深度，进而展示真实的三维场景。

目前，在无人航行器导航、卫星对接、粒子图像测速测浓度及工业火焰检测等领域对光电测距技术的要求越来越高。现有的光电测距方法主要分为多目测距和单目测距；其中多目测距主要是利用多个相机从不同方向获取目标的投影，再利用立体匹配结合视觉算法计算目标的坐标距离。多目测距方法存在设备多、光路复杂、耗时长及相机信号难以同步等问题。而单目测距通过改变相机本身的机械参数或改变相机的位置来获取目标在不同聚焦面上的聚集图像，再通过图片清晰度的变化来求取目标的坐标位置。单目测距方法在改变成像系统的聚集面时，需要一个移焦或机械变焦的过程，会产生延时误差，从而无法应用于实时性要求较高的测量领域。

因此，针对以上不足，需要提供一种单目测距方法，使其仅需对目标单次曝光便可计算获得不同深度的图像序列，从而满足测距的实时性要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有单目测距方法在改变成像系统的聚焦面时，需要移焦或机械变焦而使测距产生延时误差的缺陷，提供一种基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法，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。

在根据本发明所述的基于微透镜阵列数字成像的单目测距方法中，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。