[发明专利]轴向扫描光场数据的重建与拼接方法及装置

说明书

本发明公开了一种轴向扫描光场数据的重建与拼接方法及装置，其中，该方法包括：利用轴向扫描光场系统，按照设定的轴向间隔进行采集得到光场图栈，对光场图栈进行重排得到数据图栈；通过计算机模拟轴向扫描光场系统的光路前传过程，得到子孔径点扩散函数；根据数据图栈和子孔径点扩散函数以及重建算重建目标场景的三维信息。该方法利用轴向扫描光场数据联合重建，得到大轴向范围、高分辨率、轴向连续的场景三维重建结果。

技术领域

本发明涉及光场数据重建技术领域，特别涉及一种轴向扫描光场数据的重建与拼接方法及装置。

背景技术

光场技术是一种快速的体成像技术，可以同时记录光场的四维信息。上述四维信息被处理之后，可以重建出三维目标场景。由于单帧即可记录光场信息，相较于共聚焦等需要轴向密集扫描的成像技术，光场的轴向采样更加稀疏，成像速度更快。

单张光场重建的三维场景，横向和轴向分辨率随着离焦距离的增大而下降。采用轴向扫描光场拍摄可以增大轴向重建范围，同时可以保证重建的分辨率。但轴向扫描光场数据重建存在如下一些问题：1、采取分开重建再拼接的方法，会导致轴向三维信息不连续。2、分开重建时，点扩散函数的轴向范围小，未对背景建模，会导致离焦平面的能量计算不准确，导致拼接出现明显不连续。3、分开重建时，点扩散函数的轴向范围大，会导致计算量上升，重建速度明显减慢。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种轴向扫描光场数据的重建与拼接方法，该方法利用轴向扫描光场数据联合重建，得到大轴向范围、高分辨率、轴向连续的场景三维重建结果。

本发明的另一个目的在于提出一种轴向扫描光场数据的重建与拼接装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种轴向扫描光场数据的重建与拼接方法，包括：

S1，利用轴向扫描光场系统，按照设定的轴向间隔进行采集得到光场图栈，对所述光场图栈进行重排得到数据图栈；

S2，通过计算机模拟所述轴向扫描光场系统的光路前传过程，得到子孔径点扩散函数；

S3，根据所述数据图栈和所述子孔径点扩散函数以及重建算重建目标场景的三维信息。

本发明实施例的轴向扫描光场数据的重建与拼接方法，利用轴向扫描光场系统，按照设定的轴向间隔进行采集得到光场图栈，对光场图栈进行重排得到数据图栈；通过计算机模拟轴向扫描光场系统的光路前传过程，得到子孔径点扩散函数；根据数据图栈和子孔径点扩散函数以及重建算重建目标场景的三维信息。由此，可以得到大轴向范围、高分辨率、轴向连续的三维重建结果。

另外，根据本发明上述实施例的轴向扫描光场数据的重建与拼接方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S1还包括：

在所述数据图栈的数据量大于预设数量值，且单张光场图栈的密度大于预设密度值时，对所述数据图栈进行轴向降采样。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S2进一步包括：

在所述轴向扫描光场系统中，从点光源出发，用计算机模拟光路前传过程，计算出微透镜阵列前表面的复数光场，通过微透镜阵列的相位调制，经历一个传播过程，得到点光源在传感器表面上的光强分布，根据所述光强分布得到各个深度对应的子孔径点扩散函数。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S2还包括：

对所述子孔径点扩散函数进行轴向非等间隔降采样，降采样比例与所述数据图栈的降采样比例相同。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述S3进一步包括：