基于微透镜结构的光场图像解码优化算法研究

发布时间：2020-12-02 20:10

　　光场相机作为一种新型多目成像设备,其能够通过一次曝光捕获比传统2D图像信息更加丰富的4D光场信息,即二维角度信息和二维空间信息,利用其捕获的4D光场信息可以获得场景深度信息,在虚拟现实、三维重建、目标检测等机器视觉领域具有重要作用。然而,光场原始透镜图像存在着严重的特定渐晕现象及各微透镜图像边缘像素混叠等问题,针对该问题,本文主要对光场图像解码优化算法进行研究,分别实现了对光场相机的渐晕校正及去马赛克问题的研究,论文的主要工作如下:(1)阐述渐晕校正方法和光场去马赛克方法的背景,意义及国内外研究现状,介绍光场成像理论及光场数据解码流程,并分析渐晕校正及光场去马赛克理论和方法。(2)根据光场原始透镜图像特定渐晕现象的形成原因及特点,研究并实现一种约束径向梯度对称的光场渐晕校正方法。首先采用光场相机自带的白图像对整体原始透镜图像进行全局渐晕粗校正,在此基础上,针对各微透镜图像的残余渐晕,利用渐晕函数值的准确性及渐晕非递增特性约束无渐晕图像径向梯度分布对称性,以此进行局部渐晕微校正。实验结果表明,该方法能够有效减轻光场主透镜及各微透镜引起的特定渐晕现象,使得光场图像各像素具有较高亮度一致性。... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光场原始透镜图像局部放大图

光场数据重采样：由于微透镜阵列是六边形排布的，且切片排列后的空间索引k，l所对应的图像像素不是正方形，角度索引i，j所对应的子透镜图像像素也不是正方形，因此提取的视角图易遭受采样点像素丢失，如图2.7中提取的视图中的两个黑色位置处的缺失像素。因此需要将切片后的子透镜图像重新采样为正交网格排列的子透镜图像，首先针对索引k对应的图像方向进行插值，确保空间图像是正方形，然后针对索引i对应的图像方向进行插值，确保各个子透镜图是正方形，如图2.6(e)-(f)所示。通过重采样以获取正交网格排列的子透镜图像，进而消除获取

11第二章 微透镜光场相机及光场解码基本理论视角图中像素丢失的现象，图2.8显示了切片及重采样前后的子透镜图像排列图。(a) 切片及重采样前图像(六边形排列) (b) 切片及重采样后图像(正交排列)图 2.8 切片及重采样前后对比图像Fig 2.8 Comparison images before and after slicing and resampling2.3 渐晕校正基本理论图像的渐晕现象使得图像边缘像素相对图像中心像素亮度变暗，视觉上产生灰黑色阴影，造成图像细节信息丢失并且严重影响图像质量。在相机成像系统中，由于镜头的存在，进入镜头的光束量随着偏离光轴距离的增大而减少，使得远离光轴的像素点亮度逐渐变暗，因此基于单幅图像的渐晕校正技术研究具有重要价值。常见的基于单幅图像的渐晕校正方法大致可分为参考目标图像方法和模型拟合方法。2.3.1 参考目标图像方法参考目标图像的方法比较简单，其大致思想是利用同一相同配置相机在辐射源亮度均匀分布条件下照射白色平面，可获得相应的参考目标图像，从而得到对应于每个像素点的校正因子。参考目标图像每个像素点的校正因子计算公式为： .max( , ),refrefIk i jI i j (2.1)式中， , refI i j 为参考目标图像refI 在位置 i ,j 处像素的灰度值


本文编号：2895603