[发明专利]用于光场成像的系统和方法

权利要求书

1.一种光场成像系统，包括：

检测器元件的阵列，所述检测器元件的阵列被配置为生成指示由所述检测器元件的阵列收集的结构光的灰度级图像数据，

具有孔径的光学成像装置，所述光学成像装置被配置为用于收集来自场景的输入光并将所述输入光导向所述检测器元件的阵列，以在所述检测器元件的阵列上生成所述场景的对应图像，

多色图案化滤波器，所述多色图案化滤波器位于所述光学成像装置与所述检测器元件的阵列之间的中间平面处，所述多色图案化滤波器以对于不同波长范围的光具有不同传输特性的不同区域形成并位于所收集的光的光学路径中，所述多色图案化滤波器将不同波长范围的入射光空间调制成所述结构光，以及

控制单元，所述控制单元被配置为用于根据关于所述多色图案化滤波器的数据处理所述灰度级图像数据，从而生成所述场景的重建的多色光场数据。

2.如权利要求1所述的光场成像系统，其中，所述灰度级图像数据指示与利用所述多色图案化滤波器进行入射光的空间调制对应的所述检测器元件之间的光特性的混合。

3.如权利要求1所述的光场成像系统，其中，所述多色图案化滤波器包括两个或更多个二元图案的叠加，所述两个或更多个二元图案中的每个与对相应的波长范围的光的传输或阻断对应。

4.如权利要求1所述的光场成像系统，其中，所述多色图案化滤波器包括至少第一图案、第二图案和第三图案的叠加，每个图案与过滤波长范围的光对应，使得第一相应的波长范围、第二相应的波长范围和第三相应的波长范围提供原色组。

5.如权利要求4所述的光场成像系统，其中，所述第一相应的波长范围、所述第二相应的波长范围和所述第三相应的波长范围选自红色、绿色和蓝色或者选自青色、洋红色和黄色。

6.如权利要求2所述的光场成像系统，其中，所述多色图案化滤波器还包括被配置用于过滤第四相应的波长范围内的传输的图案，所述第四相应的波长范围包括红外。

7.如权利要求1到6中任一项所述的光场成像系统，其中，所述控制单元包括处理工具并且被配置并可操作用于从所述检测器元件的阵列接收与被成像的场景对应的灰度级图像数据，并且用于根据关于所述多色图案化滤波器的数据来对所述灰度级图像数据进行处理，从而生成所述场景的重建的多色光场数据。

8.如权利要求7所述的光场成像系统，其中，所述处理工具包括数据优化模块，所述数据优化模块被配置并可操作以根据关于所述多色图案化滤波器的所述数据迭代地确定指示所重建的图像数据的数据，从而确定所述场景的所述重建的多色光场数据。

9.如权利要求8所述的光场成像系统，其中，所述数据优化模块被配置并可操作用于确定满足条件I＝φL的四维图像数据L，其中I指示所述灰度级图像数据以及φ是指示所述多色图案化滤波器的配置的传感矩阵，以及其中L可被表示为L＝Dx，其中D是适当的基变换以及x是其在基中的表示且仅具有几个非零系数。

10.如权利要求1至9中任一项所述的光场成像系统，其中，所述重建的多色光场图像包括能够使所得到的图像重新聚焦到所述场景的不同部分上的四维图像数据。

11.如权利要求1至10中任一项所述的光场成像系统，其中，所述处理单元还包括字典选择模块，所述字典选择模块被配置并可操作以根据关于所述多色图案化滤波器的所述数据来确定基变换运算符，所述基变换运算符被选择，使得所述重建的多色光场数据在所选择的基中是稀疏的。

12.如权利要求11所述的光场成像系统，其中，所述字典选择模块被配置并可操作以确定基变换运算符，同时保持在字典原子和所采集的图像数据之间的色调等级。

13.如权利要求1至12中任一项所述的光场成像系统，所述光场成像系统被配置为相机单元。