光場(chǎng)相機(jī)的數(shù)據(jù)處理和標(biāo)定方法研究

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1、密級(jí)中圖分類號(hào)碩士學(xué)位論文論文題目：光場(chǎng)相機(jī)的數(shù)據(jù)處理和標(biāo)定方法研究作者姓名：高珍學(xué)科專業(yè)：通信與信息系統(tǒng)研究方向：數(shù)字圖像處理指導(dǎo)教師：林麗莉提交日期：年月光場(chǎng)相機(jī)的數(shù)據(jù)處理和標(biāo)定方法研究摘要傳統(tǒng)相機(jī)由于積分成像的局限性，面對(duì)真實(shí)場(chǎng)景的髙維視覺信息表示，僅能捕獲其在二維平面上的投影。為了克服傳統(tǒng)相機(jī)的不足之處，光場(chǎng)相機(jī)在主透鏡和傳感器之間插入一個(gè)微透鏡陣列，用于分辨和記錄每個(gè)像素來自不同角度的光線，可將傳統(tǒng)的二維圖像擴(kuò)展到四維，從而獲取更高維度的視覺信息。光場(chǎng)相機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在可以從光場(chǎng)數(shù)據(jù)中恢復(fù)任意對(duì)焦位置的圖像信息，同時(shí)也解決了景深受

2、孔徑大小尺寸限制的問題，根據(jù)獲得的圖像數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)計(jì)算出景象的真實(shí)形態(tài)。相對(duì)于二維數(shù)字圖像，光場(chǎng)圖像帶來了更為豐富的信息和廣泛的應(yīng)用。本文圍繞光場(chǎng)相機(jī)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)開展研宄，主要貢獻(xiàn)是研宄和實(shí)現(xiàn)了光場(chǎng)數(shù)據(jù)的提取、解碼和預(yù)處理，以及相機(jī)的標(biāo)定。論文具體工作如下：第一章回顧了攝影學(xué)和相機(jī)的研宄背景、發(fā)展史以及其意義，分析和研究了傳統(tǒng)相機(jī)的基本架構(gòu)和成像原理，光場(chǎng)相機(jī)較傳統(tǒng)相機(jī)的不同之處以及它的優(yōu)勢(shì)，最后列出了本文中的主要內(nèi)容及各章節(jié)之間的關(guān)系結(jié)構(gòu)圖。第二章介紹了光場(chǎng)的定義以及獲取方式，分析和研宄了光場(chǎng)相機(jī)的成像原理，即通過在相機(jī)主鏡頭和圖像傳感

3、器間插入一塊微透鏡陣列，從而捕獲光線的位置和方向信息的四維光場(chǎng)。第三章研宄并實(shí)現(xiàn)了光場(chǎng)數(shù)據(jù)的提取、解碼以及預(yù)處理。對(duì)用光場(chǎng)相機(jī)拍攝的白圖像進(jìn)行濾波、三角網(wǎng)化、顏色校正以及六邊形到正交的轉(zhuǎn)換處理，為接下來的相機(jī)標(biāo)定提取原始圖像的子光圈圖像。第四章研宄并實(shí)現(xiàn)了基于雙平面參數(shù)化的相機(jī)標(biāo)定方法，通過對(duì)原始圖像的子光圈圖像提取角點(diǎn)之后，進(jìn)行世界坐標(biāo)系、相機(jī)坐標(biāo)系、圖像物理坐標(biāo)系以及圖像像素坐標(biāo)系之間的一系列坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。第五章研宄并分析了基于線性特征提取的相機(jī)標(biāo)定法，相比第四章中的基于雙平面參數(shù)化的相機(jī)標(biāo)定法，該方法不需要提取子光圈圖像，而是對(duì)原始圖像進(jìn)

4、行線性特征的提取，為每一個(gè)像素都進(jìn)行線性計(jì)算，從而進(jìn)行對(duì)相機(jī)的標(biāo)定。第六章中總結(jié)了前五章的內(nèi)容，并針對(duì)目前光場(chǎng)相機(jī)的不足之處展望了今后的發(fā)展方向和前景。關(guān)鍵詞：光場(chǎng)相機(jī)，微透鏡陣列，數(shù)據(jù)處理，相機(jī)標(biāo)定DATAPROCESSINGANDCALIBRATIONMETHODFORTHELIGHT-FIELDCAMERASABSTRACTLimitedbyintegralimaging,thecapturedimageoftraditionalcamerasisjustatwo-dimensionalprojectionofhighdimension

5、alvisualinformationofactualscene.Toovercometheshortcomingsoftraditionalcameras,amicrolensarrayisinsertedbetweenthemainlensandthesensorinlight-fieldcamera,withtheaimtodistinguishandrecordthelightsofeachpixelfromdifferentdirections,whichcanextended^theimagefromtraditionaltwo-

6、dimensionaltofour-dimensional,andthuscapturehigherdimensionalvisualinformation.Themainadvantageoflight-fieldcameraisitsabilityofrefocusingafterthefact.Thelightfieldcameraalsoaddressestheproblemthatthedepthoffieldislimitedbytheaperturesize.Andbaseonthecapturedlightfieldimage

7、data,thetrueformofreal-timescenecanbecalculated.Comparedwiththetwo-dimensionaldigitalimages,light-fieldimagecarriersricherinformationandhasawiderfapplications.ThispapercarriedoutaresearcharoundthekeytechnologyforapplicationsofLytrocamera,themaincontributionistostudyandimple

8、menttheextraction,decodingandpreprocessingoflight-fielddata,andthecalibrationofLyt