[发明专利]基于光场成像的三维测量方法

说明书

本发明公开了基于光场成像的三维测量方法，涉及光场成像应用技术领域，基于光场成像技术，获取深度信息需要对光场图像信息作重聚焦处理，得到清晰成像面的位置，计算得到相机系统对目标景物所成像的像距，遍历物体每一部分，得到物体深度信息，完成三维测量。本发明的方法可以定性和定量地对尺寸适当、具有规则形状变化的物体进行三维测量。

技术领域

本发明涉及光场成像应用技术领域，尤其是基于光场成像的三维测量方法。

背景技术

近年来，三维形貌恢复广泛应用于军事、航空航天、车辆、机械等领域。与此同时，光场理论也在突飞猛进地发展。区别于传统的“所见即所得”，光场成像作为一种计算机成像技术，需要经过数字图像重聚焦算法才可得到。其最基本的原理就是光场理论。利用光场理论进行三维测量的方法较其他方法优势明显。光场数据包含整个场景中的所有光线的位置和方向信息；聚焦是一个计算的过程，可以在曝光之后对未对焦的平面重聚焦；在不超过最大合成孔径的前提下，孔径大小任意，只需要在计算过程中使用不同的窗口函数，因而景深可调；计算过程相当于对多幅图像进行平均化处理，信噪比大大提高；得到光场图像之后，只需直接对光场图像进行处理、分析，即可进行三维测量。

光场重聚焦是基于光场三维测量的基础。光场重聚焦是通过对光场数据进行光线位置和方向的再计算得到的，因此需要对光场数据进行快速而准确地处理。经过重聚焦变换的光场数据，是由光“场”变换到光“面”的过程，即使严密的重聚焦算法，也无法避免出现光线能量的损失和偏移，因此需要图像处理的方法进行弥补。

发明内容

本发明提出的基于光场成像的三维测量方法，可以定性和定量地对尺寸适当、具有规则形状变化的物体进行三维测量。

本发明的技术方案是这样实现的：

基于光场成像的三维测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、光场成像，利用光场相机获取图像的位置信息和方向信息，所述光场相机的透镜与CCD图像传感器之间设有微透镜阵列；

步骤2、光场重聚焦，包括以下步骤：

步骤21，将获得的位置信息和方向信息转化为标准的光场描述；

步骤22，进行光场变换，对当前微透镜阵列所在平面的光场进行变换，改变成像平面的位置；

步骤23，光场变换到图像，对于任何一个光场变换到图像，实质都是对光线的积分；

步骤3、深度信息的获取，包括以下步骤：

步骤31，对光场图像进行数字重聚焦，得到同一场景的图像序列；

步骤32，利用清晰度评价函数，找到测量物体各部分成像最清晰的位置；

步骤33，转换运算即可得到深度信息。

步骤4、三维测量，经过重聚焦、清晰度评价、物体深度信息二维矩阵，即可完成对物体的三维测量。

本发明通过提供的基于光场成像的三维测量方法，其有益效果在于：实现光场图像重聚焦，然后选择清晰度评价函数和插值法，建立与光场成像相适合的评价和优化系统，完成对焦测距，最后采用修正的算术均值滤波对深度图进行优化，完成三维测量。该方法可以定性和定量地对尺寸适当、具有规则形状变化的物体进行三维测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的三维测量流程图；

图2为本发明的光场成像示意图；