[发明专利]光场相机前置镜焦平面定位方法和装置

说明书

本发明公开了一种光场相机前置镜焦平面定位方法和装置，其中，方法包括：搭建成像装置，并确定与自准直经纬仪出射光束垂直的参考平面；搭建测量装置，并确定与参考平面垂直的光束，采集不同标称物距下的光场图像；根据不同标称物距下的光场图像得到相邻微透镜质心之间的距离，并根据质心距离指标定位前置镜系统的焦平面位置。该方法可以灵活控制进入光场相机的入射光方向，且适用于其他需要定位焦平面的光学成像系统，并消除了目视解译的人为因素的判别干扰，从而可以准确定位光场相机前置镜系统的焦平面。

技术领域

本发明涉及光场相机装配调试技术领域，特别涉及一种光场相机前置镜焦平面定位方法和装置。

背景技术

光场相机的光学成像系统，主要由三个部分构成：前置镜系统、微透镜阵列以及探测器面，见图1所示的光场相机结构简图。

2005年R.Ng发明了第一台手持式光场相机，提出了光场相机1.0结构，即微透镜阵列位于前置镜系统的像面位置，探测器面位于微透镜阵列的一倍焦距处。其成像原理为，有限距离目标上的一点，经过前置镜系统成像后，会聚焦在微透镜阵列平面，之后不同强度和方向的光线，会经过单个微透镜二次成像，到达微透镜所对应的探测器像元上。这种光场成像技术，为人们认识真实世界，提供了更为丰富的信息，即可以通过一次曝光捕获目标的空间位置信息以及角度信息，在目标三维重建等方面有着重要应用。

基于光场相机1.0结构，对无穷远目标成像时，前置镜系统的像面位置恰为焦平面位置，即微透镜阵列应恰好位于前置镜系统的焦平面位置，称为在焦。此时，可以确保到达探测器上的每个像元的能量只会来自于一个微透镜，各微透镜之间无信息混叠。但是，由于仪器加工误差和安装误差等因素的影响，无法保证根据设计值来安装的微透镜阵列，一定与前置镜系统的焦面位置重合。当二者不重合即离焦时，会导致能量溢出到相邻的微透镜对应的探测器像元中，造成信息混叠，如图2所示。因此，准确定位前置镜系统的焦平面位置，对成像效果及恢复目标的三维信息有着很重要的影响。

相关技术中，(1)对比其他定位前置镜系统焦平面得方法，目视解译，根据正负离焦的不同现象，来判断微透镜阵列是否位于前置镜系统的焦平面位置，这种方法高度依赖实验人员的经验，人为因素造成的偏差较大，具有一定的局限性。(2)根据光场相机的主透镜的焦距及预设物距计算出主透镜的像距，并以在距离范围内筛选的方式，确定满足预设成像要求的主透镜与微透镜阵列之间的距离。然而，这种方法仅理论计算，并没有进行实验验证。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种光场相机前置镜焦平面定位方法，该方法可以准确定位光场相机前置镜系统的焦平面。

本发明的另一个目的在于提出一种光场相机前置镜焦平面定位装置。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种光场相机前置镜焦平面定位方法，包括以下步骤：搭建成像装置，并确定与自准直经纬仪出射光束垂直的参考平面；搭建测量装置，并确定与所述参考平面垂直的光束，采集不同标称物距下的光场图像；根据所述不同标称物距下的光场图像得到相邻微透镜质心之间的距离，并根据质心距离指标定位前置镜系统的焦平面位置

本发明实施例的光场相机前置镜焦平面定位方法，可以灵活控制进入光场相机的入射光方向，且适用于其他需要定位焦平面的光学成像系统，并消除了目视解译的人为因素的判别干扰，从而可以准确定位光场相机前置镜系统的焦平面。

另外，根据本发明上述实施例的光场相机前置镜焦平面定位方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述距离的横向质心距离的计算公式为：