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1、碩士學(xué)位論文光場相機(jī)內(nèi)微透鏡陣列的誤差分析及評價MICROLENSERRORANALYSISANDEVALUATIONOFLIGHTFIELDCAMERA李賽哈爾濱工業(yè)大學(xué)2016年6月中圖分類號：KT123學(xué)校代碼：10213UDC：621.1.016.7密級：公開工學(xué)碩士學(xué)位論文光場相機(jī)內(nèi)微透鏡陣列的誤差分析及評價碩士研究生：李賽導(dǎo)師：談和平教授申請學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：動力工程所在單位：能源科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2016年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:：KT123UDC：621.1.016.7Diss
2、ertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringMICROLENSERRORANALYSISANDEVALUATIONOFLIGHTFIELDCAMERACandidate：LiSaiSupervisor：Prof.TanHepingAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：PowerEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefence：June,20
3、16Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要高溫燃燒現(xiàn)象各領(lǐng)域內(nèi)廣泛存在，火焰溫度作為火焰燃燒的主要評價指標(biāo)，可實(shí)現(xiàn)對燃燒過程的直觀描述。然而傳統(tǒng)的接觸式測量方式已經(jīng)無法滿足目前的測量要求，因此，選用帶有微透鏡陣列的光場相機(jī)來獲取高速同步的三維光場信息。隨著光場相機(jī)成像技術(shù)的日益成熟，在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，作為高精度測量儀器，光場相機(jī)的精確度決定了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。光場相機(jī)中的每塊微透鏡在探測器上均有一區(qū)域與之對應(yīng)，若微透鏡位置、表面輪廓發(fā)生變化必然導(dǎo)致與之相對
4、應(yīng)的區(qū)域產(chǎn)生變化，對光場相機(jī)成像造成一定的影響，無法實(shí)現(xiàn)四維光輻射場信息重構(gòu)。光場相機(jī)的制造和安裝過程中，由于不確定因素的存在，必然導(dǎo)致光場相機(jī)內(nèi)存在一定的誤差。因此，對于光場相機(jī)的誤差研究具有重要意義。本文利用基于蒙特卡洛法的光場相機(jī)成像物理仿真模型，通過自編程序?qū)ξ⑼哥R陣列安裝、制造過程中可能出現(xiàn)的誤差進(jìn)行模擬成像。在假設(shè)探測器和主透鏡的安裝正確的情況下，在安裝和調(diào)試過程中，微透鏡陣列與探測器之間存在的誤差主要有微透鏡陣列與探測器間的耦合距離誤差、平移誤差、旋轉(zhuǎn)誤差和傾斜誤差。通過對所生成圖像、子孔徑圖像以及重聚焦圖像的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)微透
5、鏡陣列存在不同的安裝誤差時，會導(dǎo)致所生成圖像出現(xiàn)不同程度的模糊以及形變，子孔徑圖像中出現(xiàn)混疊、模糊等失真，無法生成清晰的重聚焦圖像。微透鏡的車削加工過程中，由于主軸轉(zhuǎn)速以及刀具對心誤差的存在，導(dǎo)致微透鏡陣列形狀精度下降，光場相機(jī)所成圖像出現(xiàn)不同程度的離焦，子孔徑圖像亮度出現(xiàn)明顯不同。為確保光場相機(jī)的正確成像，正確的判斷并消除安裝誤差就顯得十分必要。因此，本文結(jié)合圖像質(zhì)量評價指標(biāo)建立了可由誤差圖像及標(biāo)準(zhǔn)圖像確定微透鏡陣列安裝誤差水平并進(jìn)行校正的安裝誤差校正模型，對各種安裝誤差存在條件下所生成圖像質(zhì)量進(jìn)行定量分析。通過本文工作，獲得了在不同安裝
6、誤差種類下、不同誤差范圍內(nèi)的誤差校正手段。本課題工作對光場相機(jī)準(zhǔn)確成像、四維光輻射場信息重構(gòu)以及光場相機(jī)中微透鏡陣列的制造及安裝過程均具有重要意義。關(guān)鍵字：光場成像；微透鏡陣列；蒙特卡洛法；安裝誤差；圖像質(zhì)量評價；IAbstractAbstractHigh-temperaturecombustionexistsinallareas.Asamainassessmentindexofflame,flametemperaturecandescriptthecombustionprocess.However,traditionalcontactme
7、asurementmethodhasbeenunabletomeetcurrentmeasurementrequirements,usinglightfieldcamerawithamicrolensarraytoobtainathree-dimensionallightfieldinformation.Asahigh-precisionmeasuringinstrument,lightfieldcameraprecisiondeterminestheaccuracyofthemeasurementresults.Andtherearear
8、easinthephotoreceptorthatcorrespondtoeachmicrolensinthelightfieldcamera.Positionchangesin
