[发明专利]一种增大视角的集成成像计算重构方法

摘要

本发明公开一种增大视角的集成成像计算重构方法。主要包括相邻微图像的配准、拼接和基于光线追踪的计算重构两个步骤。首先根据集成成像特点，利用相邻微图像之间的相似性，对相邻微图像进行配准、拼接，扩大每个微透镜对应的微图像区域。然后采用基于光线追踪的计算重构方法，从每个微图像中提取出1个对应像素，重构出某个特定视角的图像。本方法因为在传统的计算重构方法之前扩大了每个微透镜对应的微图像区域，因此可以扩大集成成像计算重构的视角范围，有利于实现集成成像的大视角显示。

主权项

1.一种增大视角的集成成像计算重构方法，其特征在于包括下列步骤：(一)在水平方向对相邻的微图像进行配准、拼接；设采集的微图像集合由M×N个微图像单元组成，每个微图像单元为m×n个像素，第i行j列的微图像表示为I_i,j，则其左侧和右侧的微图像分别表示为I_i,j‑1、I_i,j+1，进行图像配准时，采用的配准窗口大小为m*w个像素。(1)I_i,j和I_i,j‑1的图像配准、拼接过程在I_i,j中选取第n‑w+1到第n列像素作为基准子图，在I_i,j‑1中寻找其匹配位置。采用平均误差平方和(MSD)算法作为两幅子图像相似度的测量标准，如式(1)所示：其中，1≤t≤n‑w+1。D(t)越小，表明两幅子图越相似，故只需找到最小的D(t)，即可确定I_i,j‑1中与基准子图匹配的位置。接下来，根据匹配位置t，将I_i,j‑1中的部分区域拼接在I_i,j的右边。(2)I_i,j和I_i,j+1的图像配准、拼接过程在I_i,j中选取第1到第w列像素作为基准子图，在I_i,j+1中寻找其匹配位置。采用平均误差平方和(MSD)算法作为两幅子图像相似度的测量标准，如式(2)所示：其中，1≤t≤n‑w+1。只需找到最小的D(t)，即可确定I_i,j+1中与基准子图匹配的位置。接下来，根据匹配位置t，将I_i,j+1中的部分区域拼接在I_i,j的左边。(二)在进行集成成像计算重构时，根据光线追踪原理，获得从每个微图像中提取像素的位置坐标；如果要计算重构出某一观察点看到的图像，要根据光线追踪原理确定在每个微图像中提取像素的位置。假设观察者在观察点D处，下面说明如何根据光线传输路径进行计算重构。EIP为微图像集合平面，EIP与微透镜阵列之间的距离为g，LIP为微透镜成像平面，LIP与微透镜阵列之间的距离为h，微透镜焦距为f。在观察点D处观察到LIP处的集成图像。根据光线的传输路径可知，从观察点D出发，经过第(i,j)个微透镜中心的直线与EIP平面相交于点(x,y_j)，观察点D处经过第j+1个透镜中心的直线与EIP平面相交于点(x,y_j+1)…根据图中相似三角形的性质可以得到：从而推出：Δ_I为计算机重构图像时，在相邻两个微图像单元中提取像素的位置偏移量。假设根据观察点位置，从第(1,1)个微图像单元中提取像素的坐标为(x₀,y₀)，则从第(i,j)个微图像中提取像素的坐标为(x₀+(i‑1)*Δ_I,y₀+(j‑1)*Δ_I)。这样，从每个微图像中提取出1个对应像素，就重构出某个特定视角的图像。