[发明专利]一种聚焦型光场相机系统的参数设计方法

权利要求书

1.一种聚焦型光场相机系统的参数设计方法，其特征在于，包括：

根据聚焦型光场相机结构特点与分辨率分配，得到深度分辨率与系统参数的关系；得到满足深度分辨率要求时，系统各参数之间的影响关系，并由此确定系统各参数的数值；

具体步骤包括：

1)确定聚焦型光场相机空间分辨率与角度分辨率的分配关系；

2)分析基于多视角立体匹配原理进行深度计算的限制因素；

3)根据衍射效应，取有效最小分辨率尺寸，得到中间像空间深度范围的表达式；

4)根据需要的物空间成像范围，选择主透镜焦距，确定符合要求的中间像空间深度范围，得到微透镜的参数要求；

5)进行深度分辨率分析。

2.根据权利要求1所述的聚焦型光场相机系统的参数设计方法，其特征在于，步骤1)中，空间分辨率与角度分辨率的分配关系为空间分辨率等于探测器像素数除以角度分辨率。

3.根据权利要求1所述的聚焦型光场相机系统的参数设计方法，其特征在于，步骤2)中，所述的限制因素为中间像面至少被2个微透镜成像，因此可计算的中间像空间深度范围为：

RD＝[2B,∞)，B为微透镜平面到探测器平面的距离。

4.根据权利要求3所述的聚焦型光场相机系统的参数设计方法，其特征在于，步骤3)中，所述的有效最小分辨率尺寸为：

s＝max(r_s,p)，

其中，r_s为艾里斑半径，p为探测器像素尺寸；

则中间像面前后景深分别为：

其中，d为微透镜孔径，f为微透镜焦距；

则景深范围为：

因此，中间像空间深度范围的表达式为：

5.根据权利要求4所述的聚焦型光场相机系统的参数设计方法，其特征在于，步骤4)中，聚焦型光场相机的中间像深度范围直接由微透镜的景深得到，则微透镜景深大小可近似为：

其中，a为中间像平面到微透镜平面的距离；

由此得到确定成像范围和主透镜焦距下，清晰成像的微透镜设计需满足上式的参数要求。

6.根据权利要求5所述的聚焦型光场相机系统的参数设计方法，其特征在于，步骤5)中，深度分辨率由立体匹配原理计算得到，由微透镜成像关系，微透镜工作F数，主透镜焦距，物距，以及探测器像素尺寸确定。

7.根据权利要求6所述的聚焦型光场相机系统的参数设计方法，其特征在于，步骤5)中，根据三角关系和薄透镜成像原理可得：

由此得到中间像面到微透镜平面的距离：

将中间像面的深度关系转换到主透镜物空间，得到场景的深度信息，设被摄物体到主透镜距离，即物距为a_L，主透镜焦距为f_L，则有：

l₀代表主透镜到微透镜的距离；那么，

所以，最小可分辨距离为：

Δx为像素大小，并改写得：