[发明专利]一种无需白图像的光场相机检校方法及系统

说明书

本发明公开了一种无需白图像的光场相机检校方法及系统。所述方法首先获取光场相机拍摄的电子棋盘格的光场原始图像，然后根据所述光场原始图像进行微透镜阵列的检校，生成所述微透镜阵列的检校结果以及所述微透镜阵列的中心点格网；采用模板匹配方法提取所述光场原始图像的线特征并将所述线特征作为检校数据标定所述光场相机的投影模型的内外参数。本发明方法不依赖白图像，只需对棋盘格原始光场进行处理即可获得微透镜中心点格网、阵列姿态以及相机投影模型的内外参数，具有光场相机检校精度高、适应范围广的特点。

技术领域

本发明涉及图像测量以及计算机视觉技术领域，特别是涉及一种无需白图 像的光场相机检校方法及系统。

背景技术

传统相机检校通过主距、主点、旋转矩阵与平移矩阵等参数描述物点到像 点的转换过程。而光场相机通过微透镜与传感器形成的双平面模型记录光线， 所以光场相机的检校除了要获得传统检校参数，还要获得微透镜中心点格网， 微透镜阵列姿态，微透镜与传感器间距等。标定微透镜中心格网，就是求光线 在双平面模型中与其中一个平面的交点，是各种应用与计算的基础。

国内外现有检校非聚焦性光场相机的方法，先使用基于极值的方法从白图 像中获取微透镜中心点格网；再建立投影模型，将从子孔径图像或者全聚焦图 像中识别的棋盘格角点坐标与棋盘格角点物理坐标带入投影模型，求得投影模 型参数，完成光场相机的检校。

现有方法使用子孔径图像进行检校，首先要对光场原始数据进行旋转、重 采样、排布方式修正等预处理，进而得到子孔径图像。然后从子孔径图像中选 取角点特征作为像点，实际得到的相机检校参数描述的是预处理后的相机，所 以使用子孔径图像进行检校牺牲了一定精度。

如图1所示，现有方法采用薄透镜模型描述主透镜，针孔模型描述微透镜， 不同拍摄参数的变化(例如光圈、变焦、对焦等参数)，尤其是光场相机不同 对焦时，对焦参数变化引起的镜头到传感器平面的距离不同，使微透镜中同一 投影点在传感器上的绝对坐标以及微透镜中心的投影点相对于CCD(电荷藕 合器件)阵列中心的位置发生变化，所以使用现有的检校方法标定光场相机， 在得到标定中心点格网所需要的白图像后，需要保持拍摄参数的固定，再获取 检校光场相机所需的其他数据。最终的相机检校结果是该拍摄参数下的相机参 数。这样如果获取数据过程中，拍摄参数发生变化，则需重新拍摄白图像和所 需的光场数据。将光场数据导入电脑后，还要注意将与之对应的白图像进行储 存。在使用Lytro与Raytrix光场相机时，厂商提供的软件会近似匹配内置的 白图像。若数据的拍摄参数与任何一张内置的白图像参数不吻合，则采用拍摄 参数最相近的白图像作为数据的中心点格网数据源。这种近似匹配内置白图像 的方式虽然便捷，但不能保证中心点格网的标定精度。

可见，现有检校非聚焦性光场相机的方法，普遍依赖白图像，且相机检校 精度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需白图像的光场相机检校方法及系统，以解决 现有检校非聚焦性光场相机的方法普遍依赖白图像，且相机检校精度低的问 题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种无需白图像的光场相机检校方法，所述方法包括：

获取光场相机拍摄的电子棋盘格的光场原始图像；所述光场相机包括镜 头、微透镜阵列和图像传感器；

根据所述光场原始图像进行所述微透镜阵列的检校，生成所述微透镜阵列 的检校结果以及所述微透镜阵列的中心点格网；

采用模板匹配方法提取所述光场原始图像的线特征；

将所述线特征作为检校数据标定所述光场相机的投影模型的内外参数。

可选的，所述根据所述光场原始图像进行所述微透镜阵列的检校，生成所 述微透镜阵列的检校结果以及所述微透镜阵列的中心点格网，具体包括：