用于校准光学采集系统的装置和方法制造方法及图纸

市场上有若干类型的全光设备和相机阵列，所有这些光场采集设备有它们的专有文件格式。但是，没有支持多维信息的采集和传输的标准。感兴趣的是获得与所述光学采集系统的传感器的像素与所述光学采集系统的物体空间之间的对应有关的信息。实际上，知道属于所述光学采集系统的传感器的像素正在感测光学采集系统的物体空间的哪个部分使得能够改进信号处理操作。由此引入像素束的概念，其与用于存储这样的信息的紧凑格式一起表示由相机的光学系统的物体空间中的一组光线占据的体积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于校准光学采集系统的装置和方法
本专利技术涉及表示光场的数据的生成。
技术介绍
由AnatLevin等人在ECCV2008的会议论文集中发表的文章“Understandingcameratrade-offsthroughaBayesiananalysisoflightfieldprojections”中解释可以被视为四维光场的采样(即光线的记录)的四维或4D光场数据的采集，是热门研究课题。与从相机获得的典型二维或2D图像相比，4D光场数据使得用户能够访问更多的增强图像的呈现和与用户的交互性的后处理特征。例如，对于4D光场数据，能够使用自由选择的聚焦距离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，以及稍微改变图像的场景中的视点。为了获取4D光场数据，可以使用若干技术。例如，全光照相机能够获取4D光场数据。图1A中提供全光相机的架构的细节。图1A是示意性表示全光相机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的微透镜阵列102和图像传感器104。获取4D光场数据的另一方式是使用图1B中描绘的相机阵列。图1B表示多阵列相机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接收来自主透镜101的物场中的物体(图中未示出)的光，并使光通过主透镜101的图像场。最后，获取4D光场的另一方式是使用配置成在不同焦平面上捕捉同一场景的2D图像序列的传统相机。例如，J.-H.Park等人发表于OPTICSEXPRESS，卷22，第21号，2014年10月的文献“Lightrayfieldcaptureusingfocalplanesweepinganditsopticalreconstructionusing3Ddisplays”中描述的技术，可以用于实现借助传统相机获取4D光场数据。存在表示4D光场数据的若干方式。事实上，在RenNg在2006年7月发表的题为“DigitalLightFieldPhotography”的博士学位论文的3.3章中，描述表示4D光场数据的三种不同方式。首先，当由全光照相机通过采集微透镜图像记录时，可以表示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，当由全光相机或相机阵列通过一组子孔径图像记录时，可以表示4D光场数据。子孔径图像对应于来自视点的场景的捕获图像，该视点在两个子孔径图像之间略微不同。这些子孔径图像给出关于成像场景的视差和深度的信息。第三，可以通过一组核线图像表示4D光场数据，例如参见S.Wanner等人发表在ISVC2011的会议论文集中的标题为“GeneratingEPIRepresentationofa4DLightFieldswithaSingleLensFocusedPlenopticCamera”的文章。市场上存在若干类型的全光设备和相机阵列，并且所有这些光场采集设备都有其专有的文件格式。因此，由于没有支持多维信息的采集和传输的标准，所以看起来光场技术除了常规2D或3D成像之外不能存在。考虑到前述内容，设计本专利技术。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了用于校准光学采集系统的装置，所述装置包括处理器，处理器被配置为：-在光学采集系统的图像空间中计算各参数，所述各参数定义·第一光线，其穿过所述光学采集系统的传感器的像素的中心和所述光学采集的光瞳的中心，以及·第二光线，其穿过两个点，所述两个点属于由穿过所述光学采集系统的光瞳和所述光学采集系统的传感器的像素的一组光线占据的一体积的表面，所述第二光线的第一点属于光学采集系统的传感器平面并且所述第二光线的第二点属于光瞳平面，-计算光学采集系统的物体空间中的第一光线和第二光线的共轭的参数，通过围绕第一光线的共轭旋转，第二光线的共轭集合生成由穿过所述光学采集系统的光瞳和所述像素的共轭的一组光线占据的一体积的表面，所述一组光线占据的所述体积被称为像素束。根据本专利技术的一个实施例，定义射线的参数包括：射线通过的点的坐标和在包括三个坐标轴的坐标系中定义所述射线的方向矢量的一组方向余弦。根据本专利技术的一个实施例，定义第一射线的参数是像素的中心的坐标(xp，yp，zp)和该组方向余弦：其中坐标系的原点是光瞳的中心。根据本专利技术的一个实施例，定义第二射线的参数是位于传感器平面中并且属于以像素为中心的半径为a的圆的第一点的坐标和该组方向余弦：其中坐标系的原点是光瞳的中心。根据本专利技术的一个实施例，处理器被配置为计算光学采集系统的物体空间中的第一光线和第二光线的共轭的参数，在于基于在图像空间中定义第一射线和第二射线的参数并且基于光学设计参数在物体空间中跟踪所述第一射线和所述第二射线。本专利技术的另一目的关注一种用于校准光学采集系统的方法，包括：-在光学采集系统的图像空间中计算参数，所述参数定义·第一光线，其穿过所述光学采集系统的传感器的像素的中心和所述光学采集的光瞳的中心，以及·第二光线，其穿过两个点，所述两个点属于由穿过所述光学采集系统的光瞳和所述光学采集系统的传感器的像素的一组光线占据的一体积的表面，所述第二光线的第一点属于光学采集系统的传感器平面并且所述第二光线的第二点属于光瞳平面，-计算光学采集系统的物体空间中的第一光线和第二光线的共轭的参数，通过围绕第一光线的共轭旋转，第二光线的共轭集合生成由穿过所述光学采集系统的光瞳和所述像素的共轭的一组光线占据的体积的表面，所述一组光线占据的所述体积被称为像素束。根据本专利技术的一个实施例，定义射线的参数包括射线通过的点的坐标和在包括三个坐标轴的坐标系中定义所述射线的方向矢量的一组方向余弦。根据本专利技术的一个实施例，定义第一射线的参数是像素的中心的坐标(xp，yp，zp)和该组方向余弦：其中坐标系的原点是光瞳的中心。根据本专利技术的一个实施例，定义第二射线的参数是位于传感器平面中并且属于以像素为中心的半径为a的圆的第一点的坐标和该组方向余弦：其中坐标系的原点是光瞳的中心。根据本专利技术的一个实施例，计算光学采集系统的物体空间中的第一光线和第二光线的共轭的参数在于基于在图像空间中定义第一射线和第二射线的参数并且基于光学系统的设计参数跟踪物体空间中的所述第一射线和所述第二射线。本专利技术的另一目的是一种光场成像设备，包括：-以规则格点结构排列的微透镜阵列；-光电传感器，被配置为捕获从微透镜阵列投射在光电传感器上的光，光电传感器包括多组像素，每组像素与微透镜阵列中的相应微透镜光学相关联；以及-用于根据本专利技术校准所述光场成像设备的设备。本专利技术的另一目的是一种包括光学采集系统的校准数据的数字文件，所述校准数据包括：-在光学采集系统的物体空间中的第一光线的共轭的参数，所述第一光线穿过所述光学采集系统的传感器的像素的中心和所述光学采集的光瞳的中心，-在光学采集系统的物体空间中的第二光线的共轭的参数，所述第二光线包括属于光学采集系统的传感器平面的所述第二光线的第一点和属于光瞳平面的所述第二光线的第二点，通过围绕第一光线的共轭进行旋转，第二光线的共轭集合生成由穿过所述光学采集系统的光瞳和所述像素的共轭的一组光线占据的体积的表面，所述一组光线占据的所述体积被称为像素束。由本专利技术的要素实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于校准光学采集系统的装置，所述装置包括处理器，处理器被配置为：‑在光学采集系统的图像空间中计算定义以下各项的参数：·第一光线，穿过所述光学采集系统的传感器的像素的中心和所述光学采集的光瞳的中心，以及·第二光线，穿过属于由一组光线占据的一体积的表面两个点，该组光线穿过所述光学采集系统的光瞳和所述光学采集系统的传感器的像素，所述第二光线的第一点属于光学采集系统的传感器平面并且所述第二的第二点属于光瞳平面，‑计算第一光线和第二光线在光学采集系统的物体空间中的共轭的参数，通过围绕第一光线的共轭进行旋转，第二光线的共轭的所述集合生成由穿过所述光学采集系统的光瞳和所述像素的共轭的一组光线占据的一体积的表面，该组光线占据的所述体积被称为像素束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.17 EP 15306447.21.一种用于校准光学采集系统的装置，所述装置包括处理器，处理器被配置为：-在光学采集系统的图像空间中计算定义以下各项的参数：·第一光线，穿过所述光学采集系统的传感器的像素的中心和所述光学采集的光瞳的中心，以及·第二光线，穿过属于由一组光线占据的一体积的表面两个点，该组光线穿过所述光学采集系统的光瞳和所述光学采集系统的传感器的像素，所述第二光线的第一点属于光学采集系统的传感器平面并且所述第二的第二点属于光瞳平面，-计算第一光线和第二光线在光学采集系统的物体空间中的共轭的参数，通过围绕第一光线的共轭进行旋转，第二光线的共轭的所述集合生成由穿过所述光学采集系统的光瞳和所述像素的共轭的一组光线占据的一体积的表面，该组光线占据的所述体积被称为像素束。2.根据权利要求1所述的装置，其中，定义射线的参数包括射线通过的点的坐标和在包括三个坐标轴的坐标系中定义所述射线的方向矢量的一组方向余弦。3.根据权利要求2所述的装置，其中，定义第一射线的参数是像素的中心的坐标(xp，yp，zp)和该组方向余弦：其中坐标系的原点是光瞳的中心。4.根据权利要求2所述的装置，其中，定义第二射线的参数是位于传感器平面中并且属于以该像素为中心的半径为a的圆的第一点的坐标和该组方向余弦：其中坐标系的原点是光瞳的中心。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，处理器被配置为计算第一光线和第二光线在光学采集系统的物体空间中的共轭的参数在于：基于在图像空间中定义第一射线和第二射线的参数并且基于光学设计参数跟踪物体空间中的所述第一射线和所述第二射线。6.一种用于校准光学采集系统的方法，包括：-在光学采集系统的图像空间中计算定义以下各项的参数：·第一光线，穿过所述光学采集系统的传感器的像素的中心和所述光学采集的光瞳的中心，以及·第二光线，穿过属于由一组光线占据的一体积的表面的两个点，该组光线穿过所述光学采集系统的光瞳和所述光学采集系统的传感器的像素，所述第二光线的第一点属于光学采集系统的传感器平面并且所述第二的第二点属于光瞳平面，-计算第一光线和第二光线在光学采集系统的物体空间中的共轭的参数，通过围绕第一光线的共轭进行旋转，第二光线的共轭的所述集合生成由一组光线占据的一体积的表面，该组光线穿过所述光学采集系统的光瞳以及所述像素的共轭，该组光线占据的所述体积被称为像素束。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：L布隆德，V德拉齐克，M塞费，
申请(专利权)人：汤姆逊许可公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR