【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光场相机(或摄像机,以下统称“相机”)。
技术介绍
光场图像和视频处理与传统2D图像相比提供了更丰富多样的图像操控可能性。然而,由于需要以极佳图像质量(例如动态范围、颜色保真度以及分辨率)将极大量不同视图相结合,因此对高质量光场的捕获仍未得以解决。传统2D图像表示将三维世界投影到二维平面上。在数字图像中,将该屏面栅格化成所谓像素的网格。对于空间中的每个可见点而言,2D图像记录了一个或多个像素的强度。立体图像通过记录场景的两个不同视图扩展了该原理。通过向左眼示出左捕获图像而向右眼示出右捕获图像,可以向用户提供深度印象。尽管这在理论上显著提高了视觉体验,然而文献报告出了各种缺陷,例如,收敛冲突、难以将内容与变化的屏幕尺寸适配等。数学上,可以通过向空间中的每个点以及每个方向分配对应辐射的五维函数Lλ,t(x,y,z,θ,φ)来描述光场。参数λ和t定义了波长(颜色信息)和时间。光场成像通过捕获场景的更多观看位置而超越了先前提及的技术。这些视图典型地沿诸如平面等表面布置(所谓的4D光场[4]或光流场(Lumigraph)技术[5])。于是,这些视图不仅具有关于立体图像的不同水平位置,而且还具有沿竖直方向的位置。理想地,各视图以任意疏密程度隔开,使得能够捕获从场景横穿所选表面的所有光线。与传统2D技术相比,这种极大量信息实现了对捕获图像的更丰富编辑和操控可能性。这包括了焦点和深度的改变、虚拟观看位置的创建、基于深度的合成和特效(如移动变焦(dolly zoom)[6])。在[7]中描述了可能的处理链。然而,捕获光场使其具有充分质量仍是未解决的问题,该问 ...
【技术保护点】
一种光场相机,用于捕获场景(SC)的多个视图,所述多个视图表示光场的采样,所述光场相机(1)包括:主相机(2),配置为捕获场景(SC)的主数字二维图像(PDI);二维相机阵列(3),包括多个副相机(4aa...4ce),其中副相机(4aa...4ce)中的每一个配置为捕获场景(SCI)的副数字二维图像(SDIaa...SDIce),以便产生场景的副数字二维图像(SDIaa...SDIce)的至少一个集合;半透反射镜(5),布置为使得源自场景(SC)的入射光束(LB1,LB2,LB3)被拆分成第一部分光束(FLB1,FLB2,FLB3)和第二部分光束(SLB1,SLB2,SLB3),第一部分光束被引导至主相机(2),第二部分光束被引导至相机阵列(3);以及处理单元(6),配置为接收主数字二维图像(PDI)和该至少一个副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合,并配置为基于该副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合,计算针对主数字二维图像(PDI)的或针对与主数字二维图像(PDI)相对应的数字二维图像(RPDI)的深度信息(DM)。
【技术特征摘要】
2015.02.12 EP 15154934.21.一种光场相机,用于捕获场景(SC)的多个视图,所述多个视图表示光场的采样,所述光场相机(1)包括:主相机(2),配置为捕获场景(SC)的主数字二维图像(PDI);二维相机阵列(3),包括多个副相机(4aa...4ce),其中副相机(4aa...4ce)中的每一个配置为捕获场景(SCI)的副数字二维图像(SDIaa...SDIce),以便产生场景的副数字二维图像(SDIaa...SDIce)的至少一个集合;半透反射镜(5),布置为使得源自场景(SC)的入射光束(LB1,LB2,LB3)被拆分成第一部分光束(FLB1,FLB2,FLB3)和第二部分光束(SLB1,SLB2,SLB3),第一部分光束被引导至主相机(2),第二部分光束被引导至相机阵列(3);以及处理单元(6),配置为接收主数字二维图像(PDI)和该至少一个副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合,并配置为基于该副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合,计算针对主数字二维图像(PDI)的或针对与主数字二维图像(PDI)相对应的数字二维图像(RPDI)的深度信息(DM)。2.根据权利要求1所述的光场相机,其中主相机(2)满足以下条件中的至少一个:具有比副相机(4aa...4ce)高的分辨率,具有比副相机(4aa...4ce)好的颜色再现质量,具有比副相机(4aa...4ce)宽的动态范围,具有比副相机(4aa...4ce)大的信噪比,具有比副相机(4aa...4ce)高的位深度。3.根据权利要求1所述的光场相机,其中主相机(2)的主物镜具有比副相机(4aa...4ce)的副物镜少的失真。4.根据权利要求1所述的光场相机,其中处理单元(6)配置为仅基于副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合以及主相机(2)相对于副相机(4aa...4ce)的位置,计算针对与主数字二维图像(PDI)相对应的数字二维输出图像(OI)的深度信息(DM)。5.根据权利要求1所述的光场相机,其中副相机(4aa...4ce)具有实质上平行的光轴(OAaa,OAba,OAca)。6.根据权利要求1所述的光场相机,其中副相机(4aa...4ce)具有相同的光和/或电特性。7.根据权利要求1所述的光场相机,其中副相机(4aa...4ce)按照格状方式布置。8.根据权利要求1所述的光场相机,其中主相机(2)、相机阵列(3)和半透反射镜(5)安装到支架。9.根据权利要求7所述的光场相机,其中支架包括用于调整主相机(2)的光轴(OAP)与副相机(4aa...4ce)之一的光轴(OAba)的交叉点的机械调整装置。10.根据权利要求7所述的光场相机,其中支架包括用于补偿从场景(SC)到主相机(2)的光路长度与从场景(SC)到相机阵列(3)的光路长度之间的差异的机械调整装置。11.根据权利要求7所述的光场相机,其中支架包括用于相对于相机阵列(3)关于绕与副相机(4aa...4ce)的光轴(OAaa,OAba,OAca)平行的旋转轴旋转的角取向,调整主相机(2)关于绕与主相机(2)的光轴(OAP)平行的第一旋转轴旋转的角取向的机械调整装置。12.根据权利要求7所述的光场相机,其中支架包括用于补偿从主相机(2)的光轴(OAP)到第一部分光束(FLB1,FLB2,FLB3)的角度与从第二部分光束(SLB1,SLB2,SLB3)到副相机(4aa...4ce)之一的光轴(OAaa,OAba,OAca)的角度之间的差异的机械调整装置。13.根据权利要求1所述的光场相机,其中副相机(4aa...4ce)配置为在主相机(2)捕获一个主数字二维图像(PDI)的同时捕获多个副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合,其中每个副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合具有与其他副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合不同的曝光设置,并且其中处理单元(6)配置为基于该多个副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合,计算深度信息(DM)。14.根据权利要求1所述的光场相机,其中副相机(4aa...4ce)组合成组(7a,7b,7c),其中每一组(7a,7b,7c)配置为产生场景(SC)的副数字二维图像(SDIaa...SDIce)集合的子集,其中每个副相机(SDIaa...SDIce)具有与相同组(7a,7b,7c)内的其他副相机(SDIaa...SDIce)相同的曝光设置,而具有与其他组(7a,7b,7c)内的副相机(SDIaa...SDIce)不同的曝光设置。15.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员:弗雷德里克·杰尼,约阿希姆·凯纳特,马赛厄斯·齐格勒,迈克尔·舍贝尔,
申请(专利权)人:弗劳恩霍夫应用研究促进协会,
类型:发明
国别省市:德国;DE
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