[发明专利]基于扫描光场的鲁棒深度估计方法及装置

说明书

本申请涉及图像数据处理技术领域，特别涉及一种基于扫描光场的鲁棒深度估计方法及装置，其中，方法包括：在成像设备的主镜头和传感器之间放置微透镜阵列；通过扫描微透镜阵列，使得微透镜阵列在不同扫描位置下与入射光场形成相对位移，获取不同扫描位置下的光场数据；根据不同扫描位置下的光场数据获取探测场景的高分辨率空间信息和角度信息；对镜头像差进行矫正保证深度重建精度；基于高分辨率空间信息和角度信息，通过波动光学建模计算不同深度下的点扩散函数图像；根据图像反演探测场景的实际场景深度。由此，解决了相关技术中引入微透镜阵列，导致成像系统的空间分辨率降低，从而影响场景的深度估计精度，不利于后续发展与应用的技术问题。

技术领域

本申请涉及图像数据处理技术领域，特别涉及一种基于扫描光场的鲁棒深度估计方法及装置。

背景技术

传统相机进行成像是利用成像镜头将来自探测场景的光线聚焦到传感器上完成信息采样，因此传统成像方式只能记录探测场景的空间信息，角度信息全部丢失。相关技术中基于微透镜阵列的光场成像系统通过在探测器前放置微透镜阵列可以充分有效地对探测场景进行空间-角度信息采集，每个微透镜单元相当于成像主镜头的各个子孔径，对应探测器像面上的不同区域，微透镜阵列对探测场景进行光场采样进而在探测器像面上形成各个光场子图像，子图像的位置和子图像内的像素分布分别对应探测场景的空间信息和角度信息，利用相应重建算法对采集的光场数据进行处理可以有效重建出探测场景的三维信息，实现光场深度估计。

虽然相关技术引入微透镜阵列能够有效帮助光场成像系统获得稠密的场景多视角信息，但是同时牺牲了成像系统的空间分辨率，导致场景的深度估计精度受到了巨大的影响，限制了光场成像模型在远距离高分辨探测中的进一步发展和应用，有待改善。

发明内容

本申请提供一种基于扫描光场的鲁棒深度估计方法及装置，以解决相关技术中引入微透镜阵列，导致成像系统的空间分辨率降低，从而影响场景的深度估计精度，不利于后续发展与应用的技术问题。

本申请第一方面实施例提供一种基于扫描光场的鲁棒深度估计方法，包括以下步骤：在成像设备的主镜头和传感器之间放置微透镜阵列；通过扫描所述微透镜阵列，使得所述微透镜阵列在不同扫描位置下与入射光场形成相对位移，获取不同扫描位置下的光场数据；根据所述不同扫描位置下的光场数据获取探测场景的高分辨率空间信息和角度信息；对镜头像差进行矫正保证深度重建精度；基于所述高分辨率空间信息和角度信息，通过波动光学建模计算不同深度下的点扩散函数图像；根据图像反演所述探测场景的实际场景深度。

可选地，在本申请的一个实施例中，还包括：利用所述传感器的成像公式优化所述扫描微透镜阵列的扫描模式，以满足预设扫描条件。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述传感器的成像公式为：

其中，f_m为微透镜的焦距，(x_i,y_i)表示微透镜中心坐标，(u′,v′)与(s′,t′)分别表示主镜头平面和传感器像平面上某一点的坐标，r(u′,v′,s′,t′)表示经过点(u′,v′)与(s′,t′)的光线。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述扫描条件为扫描次数少于预设阈值的同时，所述光场数据满足预设信息采集量。

本申请第二方面实施例提供一种基于扫描光场的鲁棒深度估计装置，包括：设置模块，用于在成像设备的主镜头和传感器之间放置微透镜阵列；扫描模块，用于通过扫描所述微透镜阵列，使得所述微透镜阵列在不同扫描位置下与入射光场形成相对位移，获取不同扫描位置下的光场数据；获取模块，用于根据所述不同扫描位置下的光场数据获取探测场景的高分辨率空间信息和角度信息；矫正模块，用于对镜头像差进行矫正保证深度重建精度；计算模块，用于基于所述高分辨率空间信息和角度信息，通过波动光学建模计算不同深度下的点扩散函数图像；反演模块，用于根据图像反演所述探测场景的实际场景深度。