[发明专利]基于EPI的光场拼接装置及方法

说明书

本发明提供了一种基于EPI的光场拼接装置及方法，将光场相机固定在电控平移台的台面上，且光场相机的镜头光轴与电控平移台导轨方向垂直；将电控平移台固定在光学平台的底板上，使电控平移台的导轨和光学平台底板平面平行或垂直；在计算机终端对运动控制器发出指令，控制光场相机在电控平移台导轨上平移；相机在平移运动的过程中采集光场，相邻光场经过注册和插值处理，渲染出比360°视场范围更大的光场。

技术领域

本发明涉及光场拼接领域，特别涉及一种光场注册与插值方法。

背景技术

目前在光场拼接领域内，Jiang Li,Kun Zhou,Yong Wang,Heung-Yeung Shum在文献A Novel Image-Based Rendering System With A Longitudinally Aligned CameraArray中提供的方案是将多个相机捆绑在单个竖直轴上并整体旋转采集360°全景光场，但该方案难以保证相机物理位置保持在同一条竖直线上；C.Birklbauer,S.Opelt,O.Bimber在文献Rendering Gigaray Light Fields中采用光场相机绕竖直轴旋转的方式采集全景光场，并建立四维运动模型，通过将光场数据转化成焦距栈的方式，在频域下合成全景光场，最终将频域下的数据转化为空域下的全景光场数据，但该方法在遮挡边缘鲁棒性差；为改进在遮挡边缘光场拼接处理效果，C.Birklbauer,O.Bimber在文献Panorama Light-Field Imaging中通过采用光场相机绕竖直轴旋转的方式采集全景光场，在空域下利用相邻光场之间具有重叠光线的特点提出光场注册和渲染方法，合成全景光场。这些方法采用的都是使相机绕竖直轴旋转的运动模型，至多采集360°视场范围内的场景，不利于渲染出宽视场的光场；同时，旋转方式下相邻光场之间存在重叠光线，数据量过大，不易存储。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于EPI的光场拼接技术，相机在平移运动的过程中采集光场，相邻光场经过注册和插值处理，渲染出比360°视场范围更大的光场。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于EPI的光场拼接装置，包括光场相机、光学平台、电控平移台、运动控制器和计算机。所述的光场相机固定在电控平移台上，且光场相机的镜头光轴与电控平移台的导轨方向垂直；所述的电控平移台安装在光学平台上，电控平移台的导轨和光学平台平行或垂直；所述的计算机通过运动控制器控制光场相机在电控平移台导轨上平移。

本发明还提供一种基于上述装置的光场拼接方法，包括以下步骤：

1)在满足相邻光场所采集场景重叠度大于20％的条件下，设定电控平移台平移步进，光场相机平移间隔两次以上采集一次光场数据；

2)提取每个光场数据的EPI图，运用SIFT算法对相邻两光场的EPI图求取匹配点，针对相邻两光场的每一对匹配点设定误差函数，注册过程中相邻光场的注册距离为T时第i对匹配点的误差函数E_regist(T,i)＝|k₁(T,i)-k₀(T,i)|+|k₂(T,i)-k₀(T,i)|，其中，k₀(T,i)为相邻两光场的注册距离为T时EPI图中第i对匹配点所在直线的斜率；k₁(T,i)、k₂(T,i)为相邻两光场的注册距离为T时，EPI图中第i对匹配点对应EPI线的斜率；将每一相邻两光场的注册距离值下求取的所有的误差函数值求和得到一个总误差值，所有总误差值中的最小值对应的相邻两光场的注册距离为最佳注册距离To_pt；根据光场相机双平面的几何关系求得插值区域的高度x＝N_view×d，其中N_view为插值区域在角度平面某一坐标方向上的视点个数，d为视差距离值；