一种光场相机的微透镜阵列标定方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种光场相机的微透镜阵列标定方法及系统，方法包括：减小光场相机的微透镜阵列的主镜头光阑，使得所述微透镜阵列的中心区域透光；利用所述光场相机拍摄光源并使得所述微透镜阵列中每个微透镜的中心区域都能透光，从而获得暗图像；对所述暗图像进行图像处理获取所述微透镜阵列的每个所述微透镜的中心点的坐标；对每个所述微透镜的中心点的坐标进行线性拟合，获取所述微透镜阵列的参数信息，根据所述参数信息对所述微透镜阵列进行标定。通过缩小主镜头光阑，获取暗图像的方式，大大简化了标定的难度并提升了准确度。

A calibration method and system of microlens array for optical field camera

【技术实现步骤摘要】
一种光场相机的微透镜阵列标定方法及系统
本专利技术涉及计算机视觉与数字图像处理
，尤其涉及一种光场相机的微透镜阵列标定方法及系统。
技术介绍
光场相机不同于传统相机的最大之处在于其结构中加入了微透镜阵列，因而使得传感器上能够记录更多的有效信息，包括场景的方向信息和位置信息等。正是由于这种结构，使光场相机具有许多特殊的本领，如拍照后重新聚焦、转换视角、获取深度信息等。由于光场相机具有能够同时捕获光线的位置与方向信息的特点，使得其在虚拟现实、全息技术、三维重建等方面受到广泛的关注。由于其独特的光学构造和成像过程，因此需要对其中的微透镜阵列进行准确标定从而获取高性能的光场重建结果。现有的光场相机的微透镜阵列标定算法通过拍摄白图像并假设每一个微透镜图像的最亮点为其中心点的方式，从而获取微透镜阵列的参数信息，但这种方法不能够适用于较大的微透镜阵列的标定，从而不具有很好的通用性，且容易受到干扰，准确率较低。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的问题，提供一种光场相机的微透镜阵列标定方法及系统。为了解决上述问题，本专利技术采用的技术方案如下所述：一种光场相机的微透镜阵列标定方法，包括如下步骤：S1：减小光场相机的微透镜阵列的主镜头光阑，使得所述微透镜阵列的中心区域透光；S2：利用所述光场相机拍摄光源并使得所述微透镜阵列中每个微透镜的中心区域都能透光，从而获得暗图像；S3：对所述暗图像进行图像处理获取所述微透镜阵列的每个所述微透镜的中心点的坐标；S4：对每个所述微透镜的中心点的坐标进行线性拟合，获取所述微透镜阵列的参数信息，根据所述参数信息对所述微透镜阵列进行标定。优选地，所述光源是日光或探照灯。优选地，对所述暗图像进行图像处理包括：对所述暗图像滤波进行去噪；接着利用二值化操作提取所述微透镜阵列的每个所述微透镜的中心区域；利用聚类将属于同一个所述微透镜下的点划分到同一个类当中。优选地，所述参数信息包括：旋转信息、平移信息、微透镜中心间隔信息。优选地，根据如下公式求取所述参数信息：ap[xp1xp2...xpn]+[yp1yp2...ypn]+bp＝0,cq[x1qx2q...xmq]+[y1qy2q...ymq]+dq＝0,θ＝mean[arctan(-ap),arctan(cq)]其中，ap是第p行所述微透镜的中心的斜率，[xp1xp2...xpn],[yp1yp2...ypn]是第p行所述微透镜的中心点的坐标，bp是第p行所述微透镜的中心的偏移量；cq是第q列所述微透镜的中心的斜率，[x1qx2q...xmq],[y1qy2q...ymq]是第q列所述微透镜的中心点的坐标，dq是第q列所述微透镜的中心的偏移量；m,n分别是所述微透镜阵列的行数和列数，θ是所述微透镜阵列的旋转角度。优选地，所述光场相机是第一代光场相机，所述第一代光场相机的所述微透镜阵列设置在主镜头的像平面处；或，所述光场相机是第二代光场相机，所述第二代光场相机的所述微透镜阵列在像平面之后。本专利技术提供一种光场相机的微透镜阵列标定系统，其特征在于，包括：第一单元：减小光场相机的微透镜阵列的主镜头光阑，使得所述微透镜阵列的中心区域透光；第二单元：利用所述光场相机拍摄光源并使得所述微透镜阵列中每个微透镜的中心区域都能透光，从而获得暗图像；第三单元：对所述暗图像进行图像处理获取所述微透镜阵列的每个所述微透镜的中心点的坐标；第四单元：对每个所述微透镜的中心点的坐标进行线性拟合，获取所述微透镜阵列的参数信息，根据所述参数信息对所述微透镜阵列进行标定。优选地，对所述暗图像进行图像处理包括：对所述暗图像滤波进行去噪；接着利用二值化操作提取所述微透镜阵列的每个所述微透镜的中心区域；利用聚类将属于同一个所述微透镜下的点划分到同一个类当中。优选地，所述参数信息包括：旋转信息、平移信息、微透镜中心间隔信息。优选地，根据如下公式求取所述参数信息：ap[xp1xp2...xpn]+[yp1yp2...ypn]+bp＝0,cq[x1qx2q...xmq]+[y1qy2q...ymq]+dq＝0,θ＝mean[arctan(-ap),arctan(cq)]其中，ap是第p行所述微透镜的中心的斜率，[xp1xp2...xpn],[yp1yp2...ypn]是第p行所述微透镜的中心点的坐标，bp是第p行所述微透镜的中心的偏移量；cq是第q列所述微透镜的中心的斜率，[x1qx2q...xmq],[y1qy2q...ymq]是第q列所述微透镜的中心点的坐标，dq是第q列所述微透镜的中心的偏移量；m,n分别是所述微透镜阵列的行数和列数，θ是所述微透镜阵列的旋转角度。本专利技术的有益效果为：提供一种光场相机的微透镜阵列标定方法及系统，通过缩小主镜头光阑，获取暗图像的方式，大大简化了标定的难度并提升了准确度。附图说明图1是本专利技术实施例中一种光场相机的微透镜阵列标定方法的示意图。图2是本专利技术实施例中一种暗图像的示意图。图3(a)是本专利技术实施例中对暗图像降噪后的示意图。图3(b)是本专利技术实施例中对降噪后的暗图像进行二值化的示意图。图3(c)是本专利技术实施例中对二值化后的暗图像进行聚类的示意图。图4是本专利技术实施例中一种光场相机的微透镜阵列标定系统的示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本专利技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。如图1所示，本专利技术提供一种光场相机的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光场相机的微透镜阵列标定方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：减小光场相机的微透镜阵列的主镜头光阑，使得所述微透镜阵列的中心区域透光；/nS2：利用所述光场相机拍摄光源并使得所述微透镜阵列中每个微透镜的中心区域都能透光，从而获得暗图像；/nS3：对所述暗图像进行图像处理获取所述微透镜阵列的每个所述微透镜的中心点的坐标；/nS4：对每个所述微透镜的中心点的坐标进行线性拟合，获取所述微透镜阵列的参数信息，根据所述参数信息对所述微透镜阵列进行标定。/n

【技术特征摘要】
1.一种光场相机的微透镜阵列标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：减小光场相机的微透镜阵列的主镜头光阑，使得所述微透镜阵列的中心区域透光；
S2：利用所述光场相机拍摄光源并使得所述微透镜阵列中每个微透镜的中心区域都能透光，从而获得暗图像；
S3：对所述暗图像进行图像处理获取所述微透镜阵列的每个所述微透镜的中心点的坐标；
S4：对每个所述微透镜的中心点的坐标进行线性拟合，获取所述微透镜阵列的参数信息，根据所述参数信息对所述微透镜阵列进行标定。


2.如权利要求1所述的光场相机的微透镜阵列标定方法，其特征在于，所述光源是日光或探照灯。


3.如权利要求1所述的光场相机的微透镜阵列标定方法，其特征在于，对所述暗图像进行图像处理包括：
对所述暗图像滤波进行去噪；接着利用二值化操作提取所述微透镜阵列的每个所述微透镜的中心区域；利用聚类将属于同一个所述微透镜下的点划分到同一个类当中。


4.如权利要求1所述的光场相机的微透镜阵列标定方法，其特征在于，所述参数信息包括：旋转信息、平移信息、微透镜中心间隔信息。


5.如权利要求4所述的光场相机的微透镜阵列标定方法，其特征在于，根据如下公式求取所述参数信息：
ap[xp1xp2...xpn]+[yp1yp2...ypn]+bp＝0,
cq[x1qx2q...xmq]+[y1qy2q...ymq]+dq＝0,
θ＝mean[arctan(-ap),arctan(cq)]
其中，ap是第p行所述微透镜的中心的斜率，[xp1xp2...xpn],[yp1yp2...ypn]是第p行所述微透镜的中心点的坐标，bp是第p行所述微透镜的中心的偏移量；cq是第q列所述微透镜的中心的斜率，[x1qx2q...xmq],[y1qy2q...ymq]是第q列所述微透镜的中心点的坐标，dq是第q列所述微透镜的中心的偏移量；m,n分别是所述微透镜阵列的行数和列数，θ是所述微透镜阵列的旋转角度。


6.如权利要求1所述的光场相机的微透镜阵列标定方法，其特征在于，所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：金欣，孙绪福，戴琼海，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44