用于产生表示像素光束的数据的方法和装置制造方法及图纸

市场上有若干种类型的可用的全光设备和相机阵列，所有这些光场获取设备都有其专有的文件格式。但是，没有标准支持多维信息的获取和发送。有兴趣获得与所述光学获取系统的传感器的像素与所述光学获取系统的物体空间之间的对应关系相关的信息。实际上，知道光学获取系统的物体空间的哪个部分正在感测属于所述光学获取系统的传感器的像素能够改善信号处理操作。由此引入了像素光束的概念，像素光束表示由相机的光学系统的物体空间中的光射线集合占据的体积以及用于存储这种信息的紧凑格式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于产生表示像素光束的数据的方法和装置
本专利技术涉及计算领域。更确切地，本专利技术涉及一种可以用于光场数据的发送、呈现和行进的表示格式。
技术介绍
光场表示沿着每个可能的方向通过三维(3D)空间的每个点的光量。光场通过具有七个变量的函数来建模，该函数表示作为时间、波长、位置和方向的函数的辐射。在计算机图形学中，光场的支持被简化为四维(4D)取向的线空间。在ECCV2008会议论文集中发表的AnatLevin等人的文章“Understandingcameratrade-offsthroughaBayesiananalysisoflightfieldprojections”中说明了4D光场数据的获取(可以看作是4D光场的采样，即光射线的记录)，这是一个狂热的研究主题。与从常规相机获得的经典二维或2D图像相比，4D光场数据使用户能够访问更多的后处理特征，这些后处理特征增强图像的呈现和与用户的交互性。例如，利用4D光场数据，可以使用自由选择的聚焦距离来执行图像的重新聚焦，这意味着焦平面的位置可以被后验地指定/选择，并且可以稍微改变图像场景中的视点。为了获取4D光场数据，可以使用若干种技术。例如，全光相机能够获取4D光场数据。图1A中提供了全光相机的结构细节。图1A是示意性示出了全光相机100的图。全光相机100包括主透镜101、包括布置成二维阵列的多个微透镜103在内的微透镜阵列102、和图像传感器104。获取4D光场数据的另一种方法是使用如图1B所示的相机阵列。图1B示出了多阵列相机110。多阵列相机110包括透镜阵列112和图像传感器114。在如图1A所示的全光相机100的示例中，主透镜101从主透镜101的物场中的物体(图中未示出)接收光，并且使光通过主透镜101的像场。最后，获取4D光场的另一种方式是使用传统相机，传统相机被配置为在不同焦平面处捕获相同场景的2D图像的序列。例如，在J.-H.Park等人的于2014年10月发表在OPTICSEXPRESS第22卷第21期的文件“Lightrayfieldcaptureusingfocalplanesweepinganditsopticalreconstructionusing3Ddisplavs”中描述的技术可以用于借助于常规相机来实现4D光场数据的获取。存在用于表示4D光场数据的若干种方法。事实上，在RenNg于2006年7月发表的题为“DigitalLightFieldPhotography”的博士论文3.3章中，描述了用于表示4D光场数据的三种不同方式。首先，当由全光相机记录时，可以借助于一系列微透镜图像来表示4D光场数据。该表示中的4D光场数据被命名为原始图像或原始4D光场数据。其次，当由全光相机记录或者由相机阵列记录时，可以由子光圈图像集合来表示4D光场数据。子光圈图像与从视点捕获的场景的图像相对应，视点在两个子光圈图像之间略微不同。这些子光圈图像给出与成像场景的视差和深度有关的信息。再次，可以通过极线图像集合来表示4D光场数据，参见例如S.Wanner等人发表于ISVC2011会议论文集中的题为“GeneratingEPIRepresentationofa4DLightFieldswithaSingleLensFocusedPlenopticCamera”的文章。光场数据会占用大量的存储空间，多达几兆兆字节(TB)，这会使存储变得繁琐并且处理效率降低。此外，光场获取设备是非常多样的。光场相机具有不同类型，例如全光或相机阵列。在每种类型之间都有许多差异，例如不同的光学布置或不同焦距的微透镜，最重要的是，每个相机都有其自己的专有文件格式。目前，没有支持获取和发送多维信息以便详细了解光场所依赖的不同参数的标准。因此，针对不同相机而获取的光场数据具有多种格式。基于上述内容，设计出本专利技术。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于产生表示如下体积的数据集合的计算机实现方法，所述体积为在光学获取系统的物体空间中由如下光射线集合占据的体积，所述光射线集合通过所述光学获取系统的光瞳而能够被所述光学获取系统的传感器的至少一个像素感测到，所述体积称为像素光束，所述方法包括：-基于表示所述像素光束的参数的值来计算旋转角度的值，-计算称为第一产生射线的第一直线围绕第二直线的具有角度的旋转，所述第一直线的具有角度的旋转描述表示所述像素光束的单叶双曲面的表面，所述第二直线是所述双曲面的公转轴，所述具有角度的旋转将所述第一产生射线变换为第二产生射线，-产生表示所述像素光束的数据集合，所述数据集合包括表示所述第二产生射线的参数、表示所述双曲面的公转轴的参数、以及表示所述第一产生射线相对于所述双曲面的公转轴的取向的参数。像素光束被定义为在传播通过光学获取系统的光学系统时到达光学系统的传感器的给定像素的一束光射线。像素光束由单叶双曲面表示。单叶双曲面是支持一束光射线的概念的、并且与物理光束的“范围(étendue)”的概念相兼容的规则表面。“范围”是光学系统中的光的一种属性，该属性表征了光线“展开”的面积和角度为多大。从光源的角度来看，“范围”是光源的面积和从光源看的光学系统的入射光瞳朝向的立体角的乘积。等同地，从光学系统的角度来看，“范围”等于入射光瞳面积乘以从光瞳来看光源的立体角。“范围”的一个显著特征是它在任何光学系统中都不会减少。“范围”与拉格朗日不变量和光学不变量相关，这两个不变量在理想光学系统中共享不变的属性。光学系统的辐射等于辐射通量相对于“范围”的导数。使用像素光束来表示4D光场数据是有利的，因为像素光束本身传达与“范围”相关的信息。4D光场数据可以由能够占用大量存储空间的像素光束的集合来表示，这是因为像素光束可以由六个到十个参数表示。由本专利技术的专利技术人开发的针对4D光场数据的紧凑表示格式依赖于全光函数的基于射线的表示。这种紧凑的表示格式要求光线以非随机的方式排序。事实上，由于射线是沿着线安置(map)的，因此就紧凑性而言，按顺序地存储给定线的参数(即，相关斜率和截距)以及属于所述给定线的射线集合、然后是下一条线以及后续的线是有效的。像素光束可以由双曲面的公转轴和产生射线这两条射线表示，其中双曲面的公转轴称为主射线，而产生射线描述表示像素光束的双曲面的表面。有兴趣使用产生射线相对于主射线的取向以及主射线是双曲面的公转轴的事实，以表示产生射线的取向的信息来传达表示像素光束的附加信息。根据本专利技术的一个实施例的方法包括以将表示像素光束的参数之一嵌入在表示产生射线的取向的信息中的方式、来约束产生射线相对于主射线的取向，使得表示所述像素光束的数据集合的紧凑性保持不变，由此有助于紧凑的表示格式的紧凑性。根据本专利技术的实施例，所述第一产生射线被选择为使得矢量与如下坐标系的轴之间的角度等于0，其中，MC属于所述双曲面的公转轴，所述MG0属于所述第一产生射线，所述坐标系为在其中计算所述具有角度的旋转的坐标系。约束产生射线的取向使得更容易重建像素光束。坐标系例如以光学获取系统的光学系统的入射光瞳为中心，坐标系的一个轴平行于光学获取系统的传感器的一行像素，而坐标系的另一轴平行于光学获取系统的传感器的一列像素。根据本专利技术的实施例，表示所述第一产生射线相对于所述双曲面的公转轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于产生表示如下体积的数据集合的计算机实现方法，所述体积为在光学获取系统的物体空间中由如下光射线集合占据的体积，所述光射线集合通过所述光学获取系统的光瞳而能够被所述光学获取系统的传感器的至少一个像素感测到，所述体积称为像素光束，所述方法包括：‑基于表示所述像素光束的参数的值来计算旋转角度

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.30 EP 15307177.41.一种用于产生表示如下体积的数据集合的计算机实现方法，所述体积为在光学获取系统的物体空间中由如下光射线集合占据的体积，所述光射线集合通过所述光学获取系统的光瞳而能够被所述光学获取系统的传感器的至少一个像素感测到，所述体积称为像素光束，所述方法包括：-基于表示所述像素光束的参数的值来计算旋转角度的值，-计算称为第一产生射线的第一直线围绕第二直线的具有角度的旋转，所述第一直线的具有角度的旋转描述表示所述像素光束的单叶双曲面的表面，所述第二直线是所述双曲面的公转轴，所述具有角度的旋转将所述第一产生射线变换为第二产生射线，-产生表示所述像素光束的数据集合，所述数据集合包括表示所述第二产生射线的参数、表示所述双曲面的公转轴的参数、以及表示所述第一产生射线相对于所述双曲面的公转轴的取向的参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一产生射线被选择为使得矢量与如下坐标系的轴之间的角度等于0，其中，MC属于所述双曲面的公转轴，MG0属于所述第一产生射线，所述坐标系为在其中计算具有角度的旋转的坐标系。3.根据权利要求2所述的方法，其中，表示所述第一产生射线相对于所述双曲面的公转轴的取向的参数包括所述角度以及在所述坐标系的原点和包括MC和MG0在内的平面之间的称为参考距离的距离。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述旋转角度由给出，其中，λ是表示所述像素光束的参数的值，并且λmax和λmin分别是选择λ的区间的上界和下界。5.根据权利要求4所述的方法，其中，表示所述像素光束的所述数据集合还包括λmax和λmin的值。6.根据权利要求4所述的方法，其中，λ是表示所述像素光束的参数的值，该参数例如为光线的偏振取向或颜色信息。7.一种用于产生表示如下体积的数据集合的装置，所述体积为在光学获取系统的物体空间中由如下光射线集合占据的体积，所述光射线集合通过所述光学获取系统的光瞳而能够被所述光学获取系统的传感器的至少一个像素感测到，所述体积称为像素光束，所述装置包括被配置为执行以下操作的处理器：-基于表示所述像素光束的参数的值来计算旋转角度的值，-计算称为第一产生射线的第一直线围绕第二直线的具有角度的旋转，所述第一直线的具有角度的旋转描述表示所述像素光束的单叶双曲面的表面，所述第二直线是所述双曲面的公转轴，所述具有角度的旋转将所述第一产生射线变换为第二产生射线，-产生表示所述像素光束的数据集合，所述数据集合包括表示所述第二产生射线的参数、表示所述双曲面的公转轴的参数、以及表示所述第一产生射线相对于所述双曲面的公转轴的取向的参数。8.一种用于呈现光场内容的方法，包括：-使用如下参数，计算称为第一产生射线的第一直线围绕第二直线的旋转角度所述第一直线的旋转角度描述表示在光学获取系统的物体空间中的由如下光射线集合占据的体积的单叶双曲面的表面，所述光射线集合通过所述光学获取系统的光瞳而能够被所述光学获取系统的传感器的至少一个像素感测到，所述体积称为像素光束，所述第二直线是所述双曲面的公转轴，所述具有角度的旋转将所述第一产生射线变换为第二产生射线，所述参数为：●表示所述第一产生射线相对于所述双曲面的公转轴的取向的参数，包括：矢量和如下坐标系的轴之间的角度以及该坐标系的原点和包括MC和MG0...

【专利技术属性】
技术研发人员：洛朗·布隆德，瓦尔特·德拉季奇，阿尔诺·舒伯特，
申请(专利权)人：汤姆逊许可公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR