[发明专利]基于频域的去除光场重建图像中的周期噪声的方法

说明书

本发明公开了一种基于频域的去除光场重建图像中的周期噪声的方法。具体步骤为：S1采集样本的光场成像图；S2采集无样本光心位置图；S3标定各微透镜成像的中心并对光场成像图进行渲染重建；S4将光场重建图像变换至频域，生成图像频谱；S5对图像频谱进行预处理；S6生成低通滤波器；S7将低通滤波器与预处理后的图像频谱相乘，低频分量的频谱值置零；S8对光场重建图像频谱作二值化处理，得到图像掩膜；S9滤除光场重建图像原始频谱中的高频周期噪声分量；S10将过滤后的光场重建图像频谱变换回空间域，得到去除周期噪声的光场重建图像。本发明能够有效的去除光场重建图像中的周期噪声，消除拼接边缘痕迹，优化重建结果。

技术领域

本发明属于光场成像领域，尤其涉及一种基于频域的去除光场重建图像中的周期噪声的方法。

背景技术

光场相机的出现为人们提供了一种关于图像拍摄机制的新思考。传统相机在拍摄时，必须先选定聚焦位置，一旦图像拍摄完成，聚焦位置即不可更改。然而在一些高速摄影场景下，如体育运动、动物摄影等，能够实现“先拍摄后聚焦”则显得意义重大。

光场相机通过在传统相机内部的主透镜和传感器之间加入微透镜阵列来实现。在微透镜阵列的作用下，光场相机能够在单次拍摄曝光下同时捕获光线的空间和角度信息，即完整的四维光场，并在拍摄后通过数字重聚焦技术调整合成相机的胶片平面，从而由一张光场图像渲染出分别聚焦在不同深度的重建结果。光场相机对传统摄影题材中的人像、高速运动、微观特写等都能实现好的数字重聚焦效果。I型光场相机将微透镜阵列放置在传感器前一倍焦距处，微透镜成像相对于主透镜成像完全散焦，最终渲染图像的分辨率受限于微透镜的数目，限制了I型光场相机的发展。Ⅱ型光场相机改进了微透镜阵列的空间位置及聚焦位置，将每个微透镜作为主透镜的中继成像系统，微透镜成像聚焦在主透镜的成像平面上，最终渲染图像的分辨率不再受微透镜数目的制约，光场相机的成像分辨率得到显著提升。

对光场相机拍摄得到的图像进行渲染重建有两种方式：(1)全聚焦方法，即对每个微透镜图像取出的像素块直接拼接，得到无聚焦深度变化的完全清晰的重建图像；(2)重聚焦方法，即通过融合邻域微透镜图像来调节成像系统合成孔径大小，减小景深，得到聚焦在不同深度的重建图像。两种方式都涉及到从每个微透镜图像中取出大小相同的像素块并拼接，考虑到各微透镜图像的亮度差异等因素，重建结果的拼接边缘明显，重建效果下降。由于各像素块大小相同，拼接边缘的排列具有周期性，可利用去除图像周期噪声的方法加以优化。

现有常用的基于空间域的图像去噪方法，如均值滤波，中值滤波，高斯滤波等，对于颗粒噪声、高斯噪声、椒盐噪声、乘性噪声等有较好的去除效果，但是对于光场重建图像中拼接边缘带来的周期噪声，上述方法则会在平滑图像噪声的同时使图像模糊，细节丢失，抑制噪声的同时也抑制了信号。

发明内容

针对以上现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种基于频域的去除光场重建图像中的周期噪声的方法，能够在保护图像细节的同时有效去除光场重建图像中的拼接边缘噪声，优化重建效果。

实现本发明目的的技术解决方案为：

基于频域的去除光场重建图像中的周期噪声的方法，包括如下步骤：

S1，利用光场成像系统采集样本的光场成像图；

S2，移除样本，将光源直接照射光场成像系统，采集光场成像图对应的各微透镜成像的光心位置图；

S3，利用所述光心位置图标定各微透镜成像的中心，进而对步骤S1采集的光场成像图进行渲染重建，得到光场重建图像；

S4，将所述光场重建图像变换到频域，并将低频分量排列至频谱中心；

S5，对步骤S4变换后的光场重建图像频谱进行预处理，即取幅值并压缩值域；

S6，生成低通滤波器，保护以零频为中心、半径为r的圆形区域内的光场重建图像频谱的低频分量部分；