[发明专利]一种基于EPI的光场图像超分辨的方法

说明书

本发明公开了一种基于EPI的光场图像超分辨的方法，包括以下步骤：1、将光场原始图像和光场相机参数读入光场相机中；2、对原始图像进行解码得到四维的光场矩阵；3、提取四维光场矩阵的位置信息中坐标方向的像素点得到子孔径图像；4、将子孔径图像按行循环，依次提取每幅图像相同高度值的像素点，得到EPI图像；5、对步骤4得到的每幅EPI图像进行超分辨；6、对经过超分辨的EPI图像进行去模糊操作，再将每一个像素点还原到子孔径图像上。本发明通过子孔径图像提取EPI切片，通过对EPI切片进行超分辨更加有利于恢复原始图像的局部细节部分，从而在不提高硬件配置的前提下提高光场图像空间分辨率和角度分辨率。

技术领域

本发明属于计算机数字图像处理技术领域，具体涉及一种基于EPI的光场图像超分辨的方法。

背景技术

在实际生活中，我们身边的物体和场景都是三维的。传统的相机只能采集到空间光线的强度信息，丢失了光线的方向信息，从而损失了很多有用的信息，导致由传统相机拍摄得到的图像无法实现三维重建等效果。

近年来基于光场和计算机成像理论的光场相机成为研究的热点，因为光场相机在一次拍照中可以获取场景的四维特征数据包括二维空间信息和二维角度信息，可以实现先拍照后聚焦的功能。然而全光场相机能够获得比传统相机更多的场景信息，是通过牺牲相机的空间分辨率换取角度分辨率来实现的。因此，全光场相机需要平衡空间和角度分辨率之间的关系。如今，全光场相机主要分为两类：一类是传统型全光场相机，该类相机是牺牲其大量的空间分辨率来获取大量的角度信息，所以该类相机具有很低的空间分辨率和很高的角度分辨率；另一类是聚焦型全光场相机，该相机是牺牲少量的空间分辨率来换取少量的角度分辨率，所以该相机的空间分辨率比传统相机高，但空间分辨率和角度分辨率还是较小不足以满足实际应用。因此同时提高光场相机的空间分辨率和角度分辨率成为我们需要解决的问题。

目前多采用提高全光场相机的硬件配置，也就是提高微透镜阵列的数量，这样可以记录来自更多方向的光线信息，但提高硬件配置在实施方面存在难度大，成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于EPI的光场图像超分辨的方法，解决了现有技术中存在的通过提高硬件配置来提高光场图像空间分辨率和角度分辨率在实施方面存在难度大，成本高的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于EPI的光场图像超分辨的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将光场原始图像和光场相机参数读入光场相机中；

步骤2、对读入相机的光场原始图像进行解码得到四维的光场矩阵；

步骤3、提取四维光场矩阵的位置信息中坐标方向的像素点得到u×v幅子孔径图像；

步骤4、将子孔径图像按行循环，在每一行中依次提取每幅图像相同高度值的像素点，得到s幅EPI图像；

步骤5、对步骤4得到的每幅EPI图像进行超分辨；

步骤6、对经过超分辨的EPI图像进行去模糊操作，再将每一个像素点还原到子孔径图像上。

本发明的特点还在于：

步骤5具体按照以下步骤实施：

步骤5.1、选取s/2行的EPI图像作为参考帧K，对参考帧K进行插值，并将插值后的参考帧作为超分辨率图像的初始参考图像M；

步骤5.2、将除去s/2行的EPI图像作为低分辨率图像进行插值；

步骤5.3、利用函数对插值后的低分辨率图像进行平滑处理；

步骤5.4、采用运动估计算法计算出经过平滑处理的低分辨率图像相对于M的偏移量；

步骤5.5、根据步骤5.4得到的偏移量计算出经过平滑处理的低分辨率图像中每一个像素点映射到M中的像素位置；