[发明专利]光场全景相机

说明书

技术领域

本发明涉及一种全景相机成像技术领域，尤其是一种光场全景相机。

背景技术

现有的全景相机只能拍摄360°的2D图像，即只能采集光线的颜色和亮度信息，而不能采集光线的方向信息。因此，现有的全景相机只能提供观看“固定”聚焦的图像，而不能“重新聚焦”。

参见图1a和图1b，运用现有的全景相机时双眼看到的360°全景图只能聚焦在一个固定半径的圆柱面上。而人眼在观看三维世界时，睫状肌可以舒张和收缩，从而聚焦在远近不同的物体上。参见图2a和图2b，人眼可以选择聚焦在不同半径的圆柱面上，聚焦在远处（即半径较大的圆柱面上）时睫状肌舒张，聚焦在近处（即半径较小的圆柱面上）时睫状肌紧绷。现有的全景相机丢失了光线的方向信息，人眼只能看见固定聚焦的图像，而不能重新聚焦。由于这不符合人眼观看三维世界的视觉特性，因此降低了人眼观看全景图的视觉体验。因此，迫切需要发明一款可供人眼看见可重新聚焦图像的全景相机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能拍摄360°范围内光场的光场全景相机，可同时采集光线的颜色、亮度和光线方向三方面的信息，从而实现在全景任意视点都可以重新聚焦。

本发明采用的技术方案包括N个光场相机，且，所述光场相机均匀分布并固定于一个圆形支架上，每个光场相机拍摄的角度为，相邻两个光场相机采集的光场图像重叠的角度为；其中需满足：将相邻两个光场相机拍摄角度内采集的光线的颜色、亮度和光线方向融合在一幅更大的光场图像；拼接N个光场相机采集的光场图像可得到360°全景范围内的光线的颜色、亮度和光线方向信息，在360°内任意视点上都可以实现重新聚焦。

其中，所述光场相机包括传统相机和微透镜阵列组合，如图3所示，所述微透镜阵列嵌入在主镜头重叠因子和成像传感器之间。

和现有技术相比，本发明具有如下优势：

1）相邻两个光场相机拍摄的重叠角度随着相机个数动态变化，光场相机个数较少时，考虑到单个光场相机的拍摄角度较大，成像畸变严重，所以相邻两个光场相机拍摄的重叠角度较大，以确保相邻两个光场相机拍摄的光场图像能正确拼接。

2）不仅将相邻两个光场相机采集的光线的亮度和颜色信息融合，同时还把光线的方向信息融合，使得拼接的图像也同时包含颜色、亮度和光线方向信息。

3）通过拼接N个光场相机，实现了360°范围内光线的颜色、亮度和光线方向信息的同时采集，因此可在360°范围内任意视点重新聚焦。

附图说明

图1a为人眼观看传统全景图时只有一个固定聚焦面的示意图（顶视图）；

图1b为人眼观看传统全景图时只有一个固定聚焦面的示意图（侧视图）；

图2a为人眼观看本发明采集的全景光场图时重聚焦在远近不同距离上的示意图（顶视图）；

图2b为人眼观看本发明采集的全景光场图时重聚焦在远近不同距离上的示意图（侧视图）；

图3为光场相机原理结构图；

图4 为本发明实施例一的结构示意图（N=2时）；

图5为本发明实施例二的结构示意图（N=3时）；

图6 为本发明实施例三的结构示意图（N=4时）；

图7 为本发明实施例四的结构示意图（N=8时）。

具体实施方式

传统的全景相机只能拍摄360°全景2D图像，只包含了360°范围内光线的颜色和亮度信息，而缺乏光线的方向信息；所以传统的全景相机不能实现重新聚焦。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

参见图3，实施例的光场相机 001由传统相机改造而成，改造方法为：在传统相机的主镜头101和成像传感器103之间嵌入微透镜阵列102。本发明以下实施例均采用这个方式改造而成的光场相机 001。下面分别描述N=2、N=3、N=4、N=8时的实施例，且所有实施例中相邻两个相机之间的重叠因子。

需要特别指出的是，每个光场相机拍摄的角度为，相邻两个光场相机采集的光场图像重叠的角度为；其中需满足：