[发明专利]生成表示光场的数据的方法和装置

说明书

生成表示光场的数据的方法和装置。在市场上可得到若干类型的全光器件设备和相机阵列，并且所有这些光场获取设备具有它们的专有文件格式。然而，没有支持获取并传输多维信息的标准。关注于获得关于光学获取系统的传感器的像素与光学获取系统的物空间之间的对应性的信息。实际上，获知像素属于光学获取系统的传感器正在感测的光学获取系统的物空间的哪个部分使得能够改进信号处理操作。因此引入表示相机的光学系统的物空间中的光射线集合所占据的体积的像素束的概念以及用于存储这样的信息的紧凑格式。

技术领域

本发明涉及表示光场的数据的生成。

背景技术

在Anat Levin等人的文章“Understanding camera trade-offs through aBayesian analysis of light_field projections”(发表于ECCV 2008的会议录)中说明了可以被视为四维或4D光场的采样(即光射线的记录)的4D光场数据的获取，这是一个热门的研究主题。

与从相机所获得的经典的二维或2D图像相比，4D光场数据使得用户能够使用增强呈现图像的呈现以及与用户的交互性的更多的后处理特征。例如，通过4D光场数据，能够用自由选择的聚焦距离来执行图像的重新聚焦 (这意味着焦平面的位置可以被指定/选择为后验)以及稍微地改变图像的场景中的视点。为了获取4D光场数据，可以使用若干技术。例如，全光 (plenoptic)相机能够获取4D光场数据。在图1A中提供全光相机的架构的细节。图1A是示意性地表示全光相机100的图。全光相机100包括：主透镜101；微透镜阵列102，其包括以二维阵列布置的多个微透镜103；以及图像传感器104。

获取4D光场数据的另一种方式是使用图1B中所示的相机阵列。图1B 表示多阵列相机110。多阵列相机110包括透镜阵列112和图像传感器114。

在如图1A所示的全光相机100的示例中，主透镜101从主透镜101的物场中的对象(图中未示出)接收光，并且使光经过主透镜101的图像场。

最后，获取4D光场的另一种方式是使用被配置为在不同的焦平面捕获同一场景的2D图像序列的传统相机。例如，J.-H.Park等人的文献“Light ray field capture usingfocal plane sweeping and its optical reconstruction using 3D displays”(于2014年10月发表于OPTICS EXPRESS第22卷第21号)中所描述的技术可以用于通过传统的相机来实现4D光场数据的获取。

存在用以表示4D光场数据的若干方式。实际上，Ren Ng的题为“Digital LightField Photography”(发表于2006年7月)的博士学位论文的第3.3章中描述了表示4D光场数据的三种不同的方式。第一，当由全光相机记录时， 4D光场数据可以由微透镜图像的集合来表示。该表示中的4D光场数据被称为原始数据或原始4D光场数据。第二，当由全光相机或相机阵列记录时， 4D光场数据可以由子孔径图像的集合来表示。子孔径图像与从视点所捕获的场景的图像相对应，视点在两个子孔径图像之间稍微不同。这些子孔径图像给出关于所成像的场景的视差和深度的信息。第三，4D光场数据可以由对极(epipolar)图像的集合来表示，例如参见S.Wanner等人的题为“Generating EPI Representation of a 4DLight Fields with a Single Lens Focused Plenoptic Camera”的文章(发表于ISVC2011的会议录)。

光场数据可能占用大量存储空间，这可能使存储难以处理，并且使得处理是不太高效。此外，光场获取器件是极度异质性的。光场相机是不同类型的，例如全光器件或相机阵列。在每种类型内，存在很多差异，诸如不同的光学布置或者不同焦距的微透镜。每个相机具有其自身的专有文件格式。纵览光场所依赖的不同参数，目前没有支持多维信息的获取和传输的标准。因此，不同相机的所获取的光场数据具有格式的多样性。考虑到前述问题而设计出本发明。