[发明专利]一种光场距离估计方法

权利要求书

1.一种光场距离估计方法，包括以下步骤S1至S7：

S1、对光场成像系统进行标定，并拍摄初始光场图像；

S2、对所述初始光场图像进行重聚焦，以使初始光场图像聚焦到进行所述标定时得到的聚焦面上，形成重聚焦光场图像；

S3、采用距离估计模型来获取所述重聚焦光场图像上待估计物体所在平面到光场成像系统的距离的初始估计值；

S4、获取光场成像系统的参数，建立成像模型，模拟得到光场成像系统在所述初始估计值下的点扩散函数；

S5、将所述点扩散函数和所述重聚焦光场图像进行反卷积，得到所述待估计物体进一步清晰的光场图像；

S6、采用所述距离估计模型来获取步骤S5得到的光场图像上待估计物体所在平面到光场成像系统的距离的估计值，并根据该估计值更新所述点扩散函数；

S7、判断步骤S6得到的估计值是否满足预设的收敛条件，若是，则输出所述待估计物体的距离估计结果，即为在估计精度要求下物体到成像系统的实际距离；若否，则以步骤S6更新的点扩散函数和步骤S5得到的光场图像作为步骤S5中反卷积的对象，返回步骤S5；

步骤S4中的成像模型为I_b＝I_sH+N′，其中：I_b为步骤S2中得到的重聚焦光场图像所展成的矩阵，I_s表示步骤S5中进行反卷积后得到的光场图像所展成的矩阵，H为所述点扩散函数所展成的矩阵，N’为光场成像系统的噪声矩阵；

步骤S5中进行反卷积时使用的优化模型为其中：c＝1代表红通道、c＝2代表绿通道、c＝3代表蓝通道，I_sc为对应通道下进行反卷积后得到的光场图像所展成的矩阵，H_c为对应通道的点扩散函数所展成的矩阵，I_bc为步骤S2中得到的重聚焦光场图像的对应通道下所展成的矩阵；

步骤S7中所述的收敛条件为|d_j-d_j-1|≤ε，其中j＝1,2,3,4,5……，ε为根据估计精度要求预先设定的阈值，d_j表示经步骤S6得到的最新的估计值，当该估计值满足所述收敛条件时，输出的所述距离估计结果为(d_j+d_j-1)/2；当j＝1时，表示第一次执行步骤S6，此时d_j-1＝d₀为所述初始估计值。

2.如权利要求1所述的光场距离估计方法，其特征在于：所述光场成像系统包括主镜头、微透镜阵列和传感器；其中，主镜头为一个单透镜，单透镜与微透镜阵列之间的距离固定，微透镜阵列与传感器之间的距离为单个微透镜的焦距。

3.如权利要求2所述的光场距离估计方法，其特征在于：步骤S1中进行所述标定具体包括：

S11、获取微透镜阵列的中心在传感器上的位置；

S12、获取光场成像系统当前聚焦面所在的位置，测得当前聚焦面与主镜头之间的距离。

4.如权利要求2所述的光场距离估计方法，其特征在于：步骤S4中获取的所述参数包括主镜头的入瞳直径和焦距、单个微透镜的直径和焦距、主镜头与微透镜阵列之间的距离以及传感器的分辨率和像素大小。

5.如权利要求1所述的光场距离估计方法，其特征在于：步骤S4中利用波动光学模拟得到光场成像系统在红光、绿光和蓝光三种波长下的点扩散函数，传播方法为菲涅尔衍射、角谱衍射或带限角谱衍射。