光场成像的消色差及视角标定方法研究

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与传统的成像方式不同,光场成像设备不仅记录了成像平面的光强分布,同时获得了光线角度信息,从而记录下了场景的四维光场信息。利用记录下的四维光场信息,结合计算机技术,光场成像能够获得诸多新颖的功能,比如先拍照后对焦、可变视点、可变景深等。光场成像技术降低了成像能力对于物理器件性能的依赖性,利用记录的光场信息能够实现丰富的显示效果,因此受到了学界的广泛关注。  目前,光场成像技术的研究主要集中在提高最终的成像质量上。随着图像器件的发展,光学系统缺陷导致的色差对最终成像质量的影响将越来越明显。当前,已经有光场成像中像差的校正方法,而色差校正的研究涉及较少,急需一种色差校正方法以提高光场成像质量。与此同时,基于微透镜阵列的光场成像技术恢复的多视角图像分辨率受限于微透镜阵列大小,为了获得更高分辨率的多视角图像,人们提出了光场矩成像技术。光场矩成像技术利用高斯近似模型可以恢复出与像传感器空间分辨率一致的多视角图像。而目前针该高斯近似模型恢复多视角图像的精度的研究甚少。本文针对光场成像技术中的消色差和视角标定展开研究,所取得的主要成果如下:  1、基于光场渲染理论,提出了一种应用于光场相机的消色差方法。该方法利用光场相机记录的光场信息,通过数字重聚焦算法,将聚焦在不同焦面的光重新聚焦到同一个平面上,从而校正了由于镜头色散导致的横向色差。相比于传统的硬件上使用精细光学系统校正色差方法而言,我们提出的方法具有使用方便,成本低的优势。  2、在光场矩成像中,为了恢复场景的多视角观察图像,人们近似的认为光强度沿光线的传播方向呈高斯分布的,其重构的精度有待标定。基于这个高斯近似模型,本文提出了一种基于光场矩成像的视角标定方法。通过仿真实验,发现使用高斯近似模型重构出的多视角是图像的阴影效果所产生的。光场矩成像技术重构多视角图像有待进一步的研究。
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