[发明专利]基于光场编码的相机光瞳像差校正方法

权利要求书

1.一种基于光场编码的相机光瞳像差校正方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）采用四维函数(X, Y, u, v)描述成像光场L，即一条光线在截面z处的坐标表示为：

（1）

其中，(X, Y)表示该光线在像面Z处的坐标，(u, v)而表示该光线在光瞳上的坐标，对应的z坐标为0，也即表示光线方向；

（2）构建光场编码光路：光场编码光路中包括主镜、2个中继镜、数字微镜阵列(DMD)、CCD；其中，用LCD屏幕作为物，物方光线经主镜聚焦在虚拟成像面上，再经第一中继镜将汇聚光线转为平行光投影在DMD上，该平行光由DMD进行编码采样，并实现光路的转折；第二中继镜将编码后的平行光会聚在CCD像面上，实现图像采集；在DMD上进行Hadamard二值化编码，实现有效的光瞳编码采集过程；

（3）将光瞳像素（u,v）向量化作为光场矩阵L的行，将像素坐标(X,Y)向量化作为光场矩阵L的列，而光场矩阵L中的各元素数值为式（1）决定所有光线从(u,v)传播到(X,Y)像素的总强度；基于压缩感知原理，根据DMD对应的二值编码确定观测矩阵Φ，由对应的双数小波基组成稀疏矩阵Ψ；设光场矩阵L=Ψα，α为光场矩阵L在小波基下的系数，定义以下目标函数：

（2）

其中，β为标定相机时不同光瞳编码下的相机拍摄图像，表示向量或矩阵的k范数，表示全变分操作，λ为权重系数，由图像的噪声水平决定；

（4）采用交替方向乘子法求解优化问题（2），得到光场矩阵L，并利用相机内参与外参标定，得到准确的光线位置与方向，计算每个像点(X, Y)对应的光瞳坐标(u, v)，再结合相机标定结果，即可有效地校正相机的光瞳像差，从而构建一个更符合实际成像过程的相机模型。

2.根据权利要求1所述的基于光场编码的相机光瞳像差校正方法，其特征在于，所述采用交替方向乘子法求解优化问题（2），是将其转换为增广拉格朗日方程：

（3）

其中，D为全变分对应的微分算子，t为拉格朗日乘子，ρ为权重系数；对式（3），以未知量α,s,t分组交替优化求解。