[发明专利]一种光场相机消色差方法

说明书

一种校正光场相机内的数字图像中的横向色差的方法，包括利用带彩色传感器的光场相机获取场景的光场信息，并将二维RGB三通道彩色图片存储于存储设备中；由二维彩色图片分离三个颜色通道；选择其中一个颜色通道作为参考通道，对剩余的两个颜色通道的四维光场数据进行数字重聚焦处理；将经过数字重聚焦操作的三个颜色通道重新合成彩色图像，得到色差校正后的彩色图像。本发明无需对图像进行检测，具有速度快，成本低的优点。

技术领域

本发明涉及一种在光场相机中进行色差校正的方法，利用光场相机采集到的光场信息，通过数字重聚焦方法校正镜头的色差。

背景技术

在光学系统中，由于折射介质的折射率都随着波长的改变而改变，在最终的成像中将会存在色差，即不同颜色聚焦在离开透镜的不同距离处的现象。在具体图像中的表现为柔和的整体图像以及在黑色和白色之间的边缘处的彩色边纹。

色差分为横向色差(TCA)和轴向色差(ACA)。轴向色差是指透镜无法将不同颜色聚焦到相同的焦平面上。而横向色差是由斜入射光导致的，指的是侧向位移的焦点。

目前的消色差的技术方案主要有以下两种：

1、在硬件上解决色差问题。通过使用不同折射率的透镜，组合成一个复杂的光学系统，也即消色差透镜。不同材料的正负色散特性的差异，弥补单透镜带来的色差。但是这种光学系统设计复杂且成本高，在增加透镜数目的同时也带来了新的成像缺陷。

2、软件解决方案。该方案是基于数字图像处理的方法解决成像系统的色差问题。通过计算机分析采集到的数字图像，采用合适的算法分析寻找出图像中存在彩色边纹的位置(感兴趣的区域)，而后计算出红色(R)和蓝色(B)通道的校正值。从而校正了图像存在彩色边纹的位置的色差。但是这种方法要求对图像进行检测，寻找感兴趣的区域(ROI)，速度慢，检测精度依赖于算法，且只能校正彩色边纹。

光场相机是一种新型的成像设备，其在传统成像系统中的探测器前加装微透镜阵列，利用微透镜阵列记录三维场景的成像技术。与传统相机的二维图像采集方式不同，光场相机通过单次曝光可以记录下三维场景的空间和角度信息也即四维光场信息。光场相机支持“先拍照后对焦”通过对拍摄后的图像进行数字重聚焦可以得到不同焦面的图像。图2显示的是光场相机的模型示意图。

光场相机的四维光场信息一般使用双平面的表达方式(参见Levoy M,HanrahanP.Light field rendering[C]//Proceedings of the 23rd annual conference onComputer graphics and interactive techniques.ACM,1996:31-42.)。光场相机的数字重聚焦技术主要的方法有空域的数字重聚焦算法和傅里叶切片算法(参见Ng R.Digitallight field photography[D].stanford university,2006.)。目前并没有针对光场相机色差校正的方法。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于光场相机的数字图像处理方法，用于校正用光场相机捕获的数字图像的横向色差。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：结合光场相机的相关参数：包括像感器的尺寸、像素的尺寸、颜色滤波片阵列的排布方式、谱型谱宽；所采用的摄影镜头的参数：包括焦距、光圈大小；所采用微透镜阵列的参数：微透镜的个数，单个微透镜的焦距、光圈大小；利用光场相机采集到的场景的光场信息，对红色R通道和蓝色B通道进行数字重聚焦处理，而后再与未经数字重聚焦处理的绿色G通道合成彩色图像。从而使得RGB三通道波长的光聚焦在同一个位置，最终校正镜头的色差。

利用上述基于光场相机校正数字图像的横向色差的方法，包括如下步骤：

步骤1：确定光场相机相关参数。