光場是計算攝影學領域中一個非常重要的主題。光場相機能捕獲4D光場以實現(xiàn)真實的景深渲染,即重對焦。重對焦技術使攝影師在曝光后可以改變景深,從而當他們在選擇要突出顯示的對象時擁有更高的自由度。從光場數(shù)據(jù)中獲取重對焦圖像,通常需要花費大量的時間和空間,并且隨著光場采集設備和超分辨率技術的發(fā)展,重對焦算法面臨著更大的挑戰(zhàn)。因此,本文提出對光場進行降采樣,計算低分辨率的重對焦圖像,然后將重對焦的圖像升采樣至原始分辨率,以提高計算速度并減少存儲消耗。本文重點研究了低分辨率光場重對焦圖像的升采樣方法,提出了兩種解決方案,主要做了以下的工作:（1）根據(jù)光場數(shù)據(jù)重對焦處理后的角度差異與散焦信息之間的關聯(lián),提出基于加權融合的光場重對焦圖像升采樣方法。該算法由計算運行重對焦后光場的宏像元圖像標準差來估計圖像各像素點的模糊程度,再根據(jù)處理得到的非均勻圖將高分辨率中心圖像與放大到相同分辨率的插值圖像相融合,得到高分辨率的重對焦結果。為了評估所提出的方法,本文在合成光場數(shù)據(jù)集以及真實光場數(shù)據(jù)集上進行了實驗。實驗結果表明,該方法在時間和空間方面的成本較低,并且能夠得到對焦處清晰,散焦處模糊的升采樣重對焦圖像。（2）... 

【文章來源】：江蘇大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光場圖像

基于引導升采樣的光場重對焦系統(tǒng)研究12型相機陣列PiCam[48]，由超薄的4×4傳感器陣列構成，各自擁有1000×750像素的分辨率。這種光場相機比硬幣還要小，可以集成到手機中。后來多傳感器的采集形式繼續(xù)朝著更小的尺寸發(fā)展，Lin等人提出使用5×5的顯微鏡陣列[49]來捕獲微觀物體的光場，分辨率分別是1024×768像素。綜上所述，早期的多傳感器陣列體積龐大且成本昂貴，針對這兩個問題，這種光場采集方式正朝著更便攜與更便宜的方向發(fā)展，并且相機分辨率也在不斷增高。如圖2.2所示是多傳感器光場采集設備，從左至右依次是斯坦福128相機陣列、PiCam和光場顯微鏡。圖2.2多傳感器光場采集設備Figure2.2Multi-sensorlightfieldacquisitionequipment（二）多路復用采集多路復用的采集方式是指通過把角度域復用到空間域或頻率域中，從而使四維光場數(shù)據(jù)編碼到二維傳感器上。其中空間多路復用方法為隔行掃描2D光場在傳感器平面上的切片，而頻率多路復用方法為對不同的2D光場切片編碼到不同的頻段內(nèi)。圖2.3全光相機結構圖Figure2.3Theplenopticcameramodel斯坦福128相機陣列PiCam光場顯微鏡物體散射片主鏡頭場鏡頭微透鏡陣列傳感器

lson和Wang在1992年提出的全光相機原型[42]正是基于這種采集方法，如圖2.3所示是全光照相機的光學系統(tǒng)結構圖。2005年，斯坦福大學的Ng等人在全光相機原型上提出改進，設計了一臺手持光場相機[9]，該設備在主鏡頭與傳感器之間插入一個296×296的微透鏡陣列。Georgiev等人在次年開發(fā)出一種一體式相機[50]，它使用由正方形透鏡構成的4×5陣列來捕獲低角度分辨率的光場，并應用插值技術對角度分辨率進行升采樣。后來，光場技術逐漸走出實驗室，出現(xiàn)了商業(yè)級別的光場相機，有用于工業(yè)、科研的Raytrix和面向普通消費者的Lytro，如圖2.4所示。2019年，Lin提出了一種由60×60的金屬陣列構成的全色光場相機[51]，可以在捕獲多維光場信息的同時消除色差。其中的金屬陣列由氮化鎵（GaN）光學納米天線[52]制成，包含的金屬元直徑為21.65μm�？臻g多路復用是最為廣泛使用的光場采集方式，但它存在著不可避免的問題，那就是要受限于圖像傳感器的角度分辨率和空間分辨率之間的權衡。圖2.4商業(yè)級光場相機Figure2.4Commercialgradelightfieldcameras頻率多路復用方法通常是使用調制掩碼在傅里葉域中實現(xiàn)某種屬性。2007年，Veeraraghavan等人設計出的外差全光函數(shù)照相機[53]，是在傳統(tǒng)相機光路中插入一個衰減掩膜來進行四維光場的采集，其在頻域具有光場數(shù)據(jù)的特性，通過逆傅里葉變換可以從2D圖像恢復4D光常2015年，Wang等人提出編碼孔徑相機[54]，增加兩次壓縮測量和一個掩膜，進一步提高了重建光場的質量。Antipa等人提供了一種擴散器編碼的頻率復用方式[55]，使用擴散器編碼復用的空間與角度信息，從編碼的2D圖像中進行4D光場重建。（三）時間順序采集時間順序采集方法[56]是使用單個圖像傳感器多次曝光捕獲光常這種方法RaytrixR29PIVLytroLytroILLUM

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于空間三維物體重構的光場顯示技術綜述[J]. 譚祺瑞,路海明,盧增祥,吉吟東.  清華大學學報(自然科學版). 2018(09)
[2]基于全息光學的虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術進展[J]. 何澤浩,隋曉萌,趙燕,曹良才,金國藩.  科技導報. 2018(09)
[3]自適應成本量的抗遮擋光場深度估計算法[J]. 熊偉,張駿,高欣健,張旭東,高雋.  中國圖象圖形學報. 2017(12)
[4]光場成像技術及其在計算機視覺中的應用[J]. 張馳,劉菲,侯廣琦,孫哲南,譚鐵牛.  中國圖象圖形學報. 2016(03)
[5]Lytro相機的光場圖像校正與重對焦方法[J]. 周文暉,林麗莉.  中國圖象圖形學報. 2014(07)
[6]光場成像技術進展[J]. 聶云峰,相里斌,周志良.  中國科學院研究生院學報. 2011(05)

博士論文
[1]光場成像技術研究[D]. 周志良.中國科學技術大學 2012



本文編號：3457188