基于4d光場數(shù)據(jù)的深度信息獲取

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1、分類號：TP391單位代碼：11232密級：理學(xué)碩士學(xué)位論文基于4D光場數(shù)據(jù)的深度信息獲取學(xué)院：理學(xué)院學(xué)科(專業(yè))：應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)號：2013020383作者：陳佃文指導(dǎo)教師：邱鈞教授完成日期：二零一六年一月十二日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解北京信息科技大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本。學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向中國科學(xué)技術(shù)信息研究所等國家主管部門或其指定機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版，允許論文被查閱和借閱，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。學(xué)校有權(quán)適當(dāng)復(fù)制、公布論文的全部或部分內(nèi)容。學(xué)校有權(quán)將本人的學(xué)位論文加入《中

2、國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》和編入《中國知識資源總庫》。學(xué)位論文作者簽名：年月日□公開□保密（____年____月）(保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此協(xié)議)指導(dǎo)教師簽名：學(xué)位論文作者簽名：年月日年月日碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文題目為《基于4D光場數(shù)據(jù)的深度信息獲取》學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明并表示了謝意。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人

3、承擔(dān)。作者簽字：年月日摘要摘要光場記錄了空間中所有光線的輻照度信息。利用光場相機(jī)采集的四維光場數(shù)據(jù)，包含光線的空間和角度信息，可用于場景的深度信息獲取。受場景的復(fù)雜性影響，如遮擋區(qū)域和平滑紋理區(qū)域，其深度估計(jì)結(jié)果的精度不高。本文提出了一種利用光場數(shù)據(jù)四維結(jié)構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)像素級精度的深度估計(jì)算法、基于深度信息的數(shù)字重聚焦和窄視角三維表面重構(gòu)。本文利用了深度與視差的對應(yīng)關(guān)系，將計(jì)算深度轉(zhuǎn)換為計(jì)算相鄰視圖間的視差，通過采用二次匹配和分類優(yōu)化的方法提高視差的計(jì)算精度，獲取高精度的深度圖。首先采用加入權(quán)重系數(shù)的區(qū)域匹配方法，計(jì)算出圖像中每個(gè)像素點(diǎn)的視差信息。分析了匹配過程中誤差產(chǎn)生的原因，并給出

4、一種新的置信函數(shù)。結(jié)合平滑區(qū)域和邊緣遮擋區(qū)域在計(jì)算距離測度函數(shù)時(shí)具有不同值域范圍的特點(diǎn)，對誤差區(qū)域進(jìn)行分類標(biāo)識。由此，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的二次匹配方法和分類優(yōu)化方法，在降低誤匹配概率的同時(shí)，兼顧了邊界信息保留和區(qū)域平滑兩個(gè)方面。實(shí)現(xiàn)每個(gè)像素的視差信息的精確估計(jì)。利用獲取的深度信息實(shí)現(xiàn)數(shù)字重聚焦，三維重構(gòu)和視點(diǎn)漫游。根據(jù)重聚焦深度和視差的對應(yīng)關(guān)系，給出多視圖下基于視差的重聚焦方法，得到聚焦在不同深度的圖像。此外，基于成像過程中的幾何原理，利用高精度的深度信息計(jì)算得到場景的三維坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)窄視角下場景的三維重構(gòu)?；谟?jì)算出的場景三維坐標(biāo)和成像原理，可以得到視點(diǎn)在深度方向上漫游時(shí)，場景所成的圖像。本

5、文采用公開的基準(zhǔn)光場數(shù)據(jù)和實(shí)拍的光場數(shù)據(jù)進(jìn)行算法驗(yàn)證、測試與評估成像精度。結(jié)果表明，本文中提出的算法降低了平滑區(qū)域和邊緣遮擋區(qū)域的深度估計(jì)誤差。與已有的算法相比，新算法具有更好的計(jì)算精度。本文研究了基于四維光場數(shù)據(jù)的高精度深度信息獲取方法。這對于視差計(jì)算過程中的匹配優(yōu)化，以及平滑曲面的深度信息獲取等理論和應(yīng)用問題的進(jìn)一步工作，均有很好的意義。同時(shí)對于這種采集方式的研究，也為某些特定應(yīng)用場合的光場相機(jī)設(shè)計(jì)提供有益的參考。關(guān)鍵詞：深度估計(jì)；四維光場數(shù)據(jù)；視差圖；區(qū)域匹配；數(shù)字重聚焦IABSTRACTABSTRACTThelightfieldrecordstheirradianceofal

6、lraysinspace.The4Dlightfielddata,whichiscapturedbythelightfieldcameras,containsthespatialandangularinformationofraysthatcanbeusedtoobtaindepthinformationofthescene.Affectedbythecomplexityofthescene,suchastheocclusionsandsmoothtextureregions,theprecisionoftheestimateddeptharenotsatisfactory.Inth

7、ispaper,weproposedanewdepthestimationalgorithmwithpixellevelaccuracy,whichusesthe4Dstructuralinformationoflightfielddata,therefocusingand3Dsurfacereconstructioninanarrowperspectivebasedonthedepthinformationwaspresented.Inthispaper