[发明专利]不完备数据下由聚焦堆栈重建光场的代数迭代方法和装置

说明书

本发明公开了一种不完备数据下由聚焦堆栈重建光场的代数迭代方法和装置，所述方法包括：给出四维光场与聚焦堆栈的几何关系，建立由光场形成聚焦堆栈的投影模型，形成投影算子；以投影模型为基础，建立由聚焦堆栈重建光场的反投影模型：即建立聚焦堆栈中的光线轨迹追踪模型，形成反投影算子；建立由聚焦堆栈重建光场的反投影代数迭代重建方法：采集到的聚焦堆栈数据通常在场景的一定深度范围，对应投影的不完备数据，投影模型离散为线性方程组，建立由聚焦堆栈重建光场的代数迭代方法。本发明的聚焦堆栈是探测器和镜头相对移动采集得到的图像序列，利用投影算子和反投影算子进行代数迭代可重建出高精度的四维光场。

技术领域

本发明涉及涉及计算机视觉与数字图像处理领域，尤其涉及一种不完备数据下由聚焦堆栈重建光场的代数迭代方法和装置。

背景技术

光场成像已成为计算成像和计算机视觉的重要手段。光场采集与获取已成为一个重要的研究领域。近年来，对光场数据获取手段地不断涌现：一类是直接获取手段，即通过设计光学器件，如基于微透镜阵列的光场相机、相机阵列和镜头阵列等，直接获取光场；另一类是间接获取手段，即用普通相机采集图像数据，再对图像数据进行后处理，以重建光场。但是，现有的间接获取手段需要采集稠密的聚焦堆栈，才能够重建出光场。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不完备数据情形下由聚焦堆栈重建光场的代数迭代方法和装置，由聚焦堆栈重建四维光场的滤波反投影和卷积反投影方法。

为实现上述目的，本发明提供一种不完备数据下由聚焦堆栈重建光场的代数迭代方法，所述方法包括：建立四维光场形成聚焦堆栈的投影模型，所述聚焦堆栈是所述四维光场的二维投影，形成投影算子，采集到的聚焦堆栈数据通常在场景的一定深度范围，对应投影的不完备数据；建立聚焦堆栈中的光线轨迹追踪模型，形成反投影算子；将四维光场形成聚焦堆栈的投影模型离散为线性方程组，根据所述投影算子和所述反投影算子进行代数迭代重建光场。

进一步地，所述投影算子通过下述关系式获得：

其中，E(D_x,x′,y′)为聚焦堆栈平面图像，为四维光场，(u,v)为光轴移动透镜坐标，(x,y)为探测器坐标，(u,v)平面移动到(u′,v′)平面，(x,y)平面移动到(x′,y′)平面，D₀为(u,v)平面和(x,y)平面的距离，D_x为(u,v)平面和(x’,y’)平面的距离，D_u为(u‘,v’)平面和(x,y)平面的距离，

进一步地，所述建立聚焦堆栈中的光线轨迹追踪模型，具体根据追踪光线在聚焦堆栈的轨迹建立所述光线轨迹追踪模型，其中，所述光线L(u,v,x,y)在聚焦堆栈的轨迹为：

进一步地，所述代数迭代过程具体为：光场生成聚焦堆栈的正过程建立由聚焦堆栈重建四维光场的代数迭代方法：

其中，L⁽ⁿ⁾(u,v,x,y)是光场第n次迭代的结果。

本发明还提供一种不完备数据下由聚焦堆栈重建光场的代数迭代装置，所述装置包括：第一构建模块，用于建立四维光场形成聚焦堆栈的投影模型，所述聚焦堆栈是所述四维光场的二维投影，形成投影算子；第二构建模块，用于建立聚焦堆栈中的光线轨迹追踪模型，形成反投影算子；重建模块，用于将四维光场形成聚焦堆栈的投影模型离散为线性方程组，根据所述第一构建模块得到的所述投影算子和所述第二构建模块得到的所述反投影算子进行代数迭代重建光场。

进一步地，所述第一构建模块形成的投影算子通过下述关系式获得：