一种光场图像重聚焦度量检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种光场图像重聚焦度量检测方法及系统，属于光场图像重聚焦度量检测技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种光场图像重聚焦度量检测方法及检测系统硬件结构的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：使用光场图像采集设备内部设置的微透镜阵列拍摄获取所需光场区域图像，以获取原始光场图像，然后由第一处理单元捕获光场图像，经过处理后传输给光场图像重聚焦处理设备；使用光场图像重聚焦处理设备内部设置的第二处理单元，对原始光场图像做进一步处理得到最终图像，所述第二处理单元在对初始光场图像进行处理时，采用基于区域自适应多尺度聚焦度量的光场图像重聚焦方法；本发明专利技术应用于光场图像重聚焦度量检测。测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种光场图像重聚焦度量检测方法及系统


[0001]本专利技术提供一种光场图像重聚焦度量检测方法及系统，属于光场图像重聚焦度量检测


技术介绍

[0002]目前针对大多数聚焦度量的检测方案都是在考虑一般2D图像的情况下制定的，而针对光场图像的重聚焦度量检测存在空白，采用现有聚焦度量检测方案在高频区域（如丰富纹理或高清晰度区域）环境下工作良好，但由于给定的光场图中平坦区域的比例变化很大，会降低光场图像重聚焦度量操作的准确性和可靠性。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种光场图像重聚焦度量检测方法及检测系统硬件结构的改进。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种光场图像重聚焦度量检测方法，包括如下检测步骤：步骤一：使用光场图像采集设备内部设置的微透镜阵列拍摄获取所需光场区域图像，以获取原始光场图像，然后由第一处理单元捕获光场图像，经过处理后传输给光场图像重聚焦处理设备；步骤二：使用光场图像重聚焦处理设备内部设置的第二处理单元，对原始光场图像做进一步处理得到最终图像，所述第二处理单元在对初始光场图像进行处理时，采用基于区域自适应多尺度聚焦度量的光场图像重聚焦方法，具体包括：步骤2.1：对聚焦度量算子进行选择；步骤2.2：生成区域自适应多尺度聚焦度量结构；步骤2.3：将原始光图像生成焦点堆栈，获得系列不同区域的图像；步骤2.4：将焦点堆栈中的图像取以像素p为中心的多尺度块作为网络输入；步骤2.5：对多尺度块进行机器学习，获得图像不同区域缩小因子的概率；步骤2.6：生成焦点得分图；步骤2.7：通过重聚焦度量检测对重聚焦图像的重聚焦能力进行度量；步骤2.8：通过重聚焦度量检测对光场图像的重聚焦能力进行度量；步骤2.9：将重聚焦图像能力度量得到的图像作为最终图像结果输出；步骤2.10：图像数据经过上述步骤处理，由第二处理单元对处理后的光场图像进行编码，通过网络传输接收单元传输至图像显示设备；步骤三：通过图像显示设备内部设置的网络接收传输单元接收编码信息，由第三处理单元对编码信息进行解码，得到光场整体聚焦得分图，并将光场整体聚焦得分图发送至显示单元进行显示。
[0005]所述步骤一中捕获光场图像的具体方法为：
使用微透镜阵列和二维传感器记录光线的传播方向，通过计算先拍照后对焦，针对对焦位置的计算公式为：；式中：d1是某子透镜的中心坐标，b为子透镜的大小，S为光场中的一个采样。
[0006]所述步骤2.3生成焦点堆栈的具体方法为：首先确定重聚焦调焦位置，计算公式为：；根据公式得到重聚焦参数小于1的值，则表明其重聚焦平面接近孔径平面；根据公式得到重聚焦参数大于1的值，则表示离光圈平面很远的重聚焦平面；针对一个全光相机有M*N个微透镜，每个微透镜有P*P个视图，令M*N个微透镜在a,b的维度上，P*P个视图在c,d维度上，则能够得到重聚焦参数λ的值取决于M、N、P值；其中，焦点堆栈中的步长为两个图像距离D的计算公式为：；由于D≤1是约束条件，分析可得步长D=1。
[0007]所述步骤2.9经过重聚焦图像能力度量得到图像的具体方法为：通过对焦点堆栈中的图像进行处理，生成每个图像的焦点得分图，最终得到光场整体聚焦得分图，并用单个数字表示重聚焦能力，针对区域自适应多尺度聚焦度量R的计算公式为：。
[0008]所述步骤2.5获得图像不同区域缩小因子概率的具体方法为：步骤S202：对焦点堆栈中的一个图像用不同的缩小因子进行抽取某个像素；步骤S203：通过网络特征层判断图像的信息；步骤S204：通过完全连接层得到该区域的最佳缩小因子。
[0009]所述步骤2.7和步骤2.8中进行聚焦度量检测的具体方法为：步骤S302：将用给定光场图像生成焦点堆栈重聚焦图像；步骤S303：对重聚焦图像用区域自适应多尺度聚焦度量；步骤S304：将焦点堆栈中的图像使用区域自适应多尺度聚焦度量得到每个图像的逐像素聚集图，然后得到焦点得分图，得分计算公式为：；式中，是焦点堆栈中所有重聚焦图像中像素得分最高的点；步骤S305：整合焦点得分图得到光场整体得分图；在对焦点堆栈中图像的重聚焦能力进行度量时，用聚焦像素覆盖率来衡量，计算公式为：
；式中，Mi表示像素是否在聚焦状态；步骤S306：对焦点堆栈中的焦点得分图进行整合，得到光场整体聚焦得分图后进行重聚焦能力度量，同样采用聚焦像素覆盖率来衡量，此时光场整体聚焦得分用焦点堆栈中每个得分最高像素来表示，计算公式为：；最后将生成的光场整体聚焦得分图进行编码，生成编码数据，并将编码数据发送至图像显示设备。
[0010]一种光场图像重聚焦度量检测系统，包括光场图像采集设备、光场图像重聚焦处理设备、图像显示设备；所述光场图像采集设备内部设置有图像捕获系统和第一处理单元；所述光场图像重聚焦处理设备内部设置有第二处理单元和网络传输接收单元；所述图像显示设备内部设置有网络接收传输单元、第三处理单元、显示单元；所述图像捕获系统的信号输出端与第一处理单元相连；所述第一处理单元的信号输出端与第二处理单元相连；所述第二处理单元的信号输出端与网络传输接收单元相连；所述网络传输接收单元的信号输出端与网络接收传输单元相连；所述第三处理单元通过导线分别与网络接收传输单元、显示单元相连。
[0011]本专利技术相对于现有技术具备的有益效果为：本专利技术通过微阵列获取采集光场图像，针对重聚焦图像进行重聚焦度量，并通过对焦点堆栈中的重聚焦图像进行重聚焦度量，得到重聚焦图像的焦点得分图，本专利技术通过对现有重聚焦图像和光场图像的重聚焦能力度量检测方法进行改进，能够更准确的反映聚焦图像和光场图像的重聚焦能力，提升光场图像重聚焦度量检测的准确性和可靠性。
附图说明
[0012]下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术光场图像重聚焦度量检测系统的结构示意图；图2为本专利技术光场图像重聚焦度量检测系统的操作原理图；图3为本专利技术光场图像采集设备的结构原理图；图4为本专利技术光场图像重聚焦平面的结构原理图；图5为本专利技术得到不同图像区域缩小因子的效果示意图；图6为本专利技术区域自适应多尺度聚焦度量检测的效果示意图。
具体实施方式
[0013]如图1至图6所示，本专利技术提供了一种基于区域自适应多尺度聚焦度量对光场图像进行重聚焦度量检测与显示的方法，能够更稳定、精确地测量光场图像的焦点并直观显示在屏幕上；本专利技术采用的度量检测系统包括光场图像采集设备、一种以区域自适应多尺度
聚焦度量作为核心技术的重聚焦度量检测设备、以及相应的图像显示设备；本专利技术首先使用采集设备采集光场图像，然后使用光场图像重聚焦度量检测设备对采集图像进行处理，处理过程可以在实际应用中测量重聚焦损失，如压缩、色调映射、去噪和平滑等，最后经过重聚焦度量后将结果显示在显示设备上。
[0014]进一步的，本专利技术在使用光场图像采集设备进行数据采集时，具体利用微透镜阵列，拍摄获取图像，基于区域自适应多尺度聚焦度量的重聚焦度量方法，将重聚焦度量技术应用于整体光场图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光场图像重聚焦度量检测方法，其特征在于：包括如下检测步骤：步骤一：使用光场图像采集设备内部设置的微透镜阵列拍摄获取所需光场区域图像，以获取原始光场图像，然后由第一处理单元捕获光场图像，经过处理后传输给光场图像重聚焦处理设备；步骤二：使用光场图像重聚焦处理设备内部设置的第二处理单元，对原始光场图像做进一步处理得到最终图像，所述第二处理单元在对初始光场图像进行处理时，采用基于区域自适应多尺度聚焦度量的光场图像重聚焦方法，具体包括：步骤2.1：对聚焦度量算子进行选择；步骤2.2：生成区域自适应多尺度聚焦度量结构；步骤2.3：将原始光图像生成焦点堆栈，获得系列不同区域的图像；步骤2.4：将焦点堆栈中的图像取以像素p为中心的多尺度块作为网络输入；步骤2.5：对多尺度块进行机器学习，获得图像不同区域缩小因子的概率；步骤2.6：生成焦点得分图；步骤2.7：通过重聚焦度量检测对重聚焦图像的重聚焦能力进行度量；步骤2.8：通过重聚焦度量检测对光场图像的重聚焦能力进行度量；步骤2.9：将重聚焦图像能力度量得到的图像作为最终图像结果输出；步骤2.10：图像数据经过上述步骤处理，由第二处理单元对处理后的光场图像进行编码，通过网络传输接收单元传输至图像显示设备；步骤三：通过图像显示设备内部设置的网络接收传输单元接收编码信息，由第三处理单元对编码信息进行解码，得到光场整体聚焦得分图，并将光场整体聚焦得分图发送至显示单元进行显示。2.根据权利要求1所述的一种光场图像重聚焦度量检测方法，其特征在于：所述步骤一中捕获光场图像的具体方法为：使用微透镜阵列和二维传感器记录光线的传播方向，通过计算先拍照后对焦，针对对焦位置的计算公式为：；式中：d1是某子透镜的中心坐标，b为子透镜的大小，S为光场中的一个采样。3.根据权利要求1所述的一种光场图像重聚焦度量检测方法，其特征在于：所述步骤2.3生成焦点堆栈的具体方法为：首先确定重聚焦调焦位置，计算公式为：；根据公式得到重聚焦参数小于1的值，则表明其重聚焦平面接近孔径平面；根据公式得到重聚焦参数大于1的值，则表示离光圈平面很远的重聚焦平面；针对一个全光相机有M*N个微透镜，每个微透镜有P*P个视图，令M*N个微透镜在a,b的维度上，P*P个视图在c,d维度上，则能够得到重聚焦参数λ的值取决于M、N、P值；其中，焦点堆栈中的步长为两个图像距离D的计算公式为：
；由于D≤1是约束条件，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁仲云，张峻彬，程永强，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：