[发明专利]基于微透镜阵列合成孔径的光场相机去遮挡系统和方法

权利要求书

1.基于微透镜阵列合成孔径的光场相机去遮挡系统，其特征在于：包括依次设置在光路上的主物镜、微透镜阵列和图像传感器，还包括控制器和同步响应终端；主物镜用于分别采集静态空白场景图像和采集原始场景图像并将成像光线变为平行光束；

微透镜阵列用于接收平行光束，将每一个微透镜所成的子图像投射到图像传感器上；

图像传感器用于接收从微透镜阵列出射的多幅聚焦光线，转换成空白场景图像的中心点坐标，和具有方向维度和位置维度的四维光场图像数据，并发送到控制器；控制器的信号接收端与图像传感器的信号发送端连接，用于对收到的四维光场图像数据进行提高角度分辨率的处理，并将得到的目标场景图像数据发送到同步响应终端；

控制器包括按信号流向依次连接的遮挡物处理模块、阈值区间模块、判断模块、分区模块和数字重聚焦模块；

遮挡物处理模块用于获取遮挡物图像数据；

阈值区间模块用于判定遮挡物的光场信息区间，匹配遮挡物的阈值；

判断模块用于对聚焦在遮挡物的图像进行二值化处理，得到二值化图像；

分区模块用于删除遮挡物的光场信息区间，得到目标场景的位置维度和方向维度信息，并输出空白场景图像数据；

数字重聚焦模块用于将主镜头的孔径进行1/N²倍细分采样，将原光圈数为F_N的相机等效成为N²个光圈数为F_N/N的虚拟相机的组合，由多个单个小光圈孔径景深等效成的一个大光圈数的大孔径光场相机，对空白场景图像数据进行二次聚焦，以获得二次聚焦后的目标光场数据并作为目标场景图像数据发送到同步响应终端；

同步响应终端的信号接收端与控制器的信号发送端连接，用于存储、管理和重建收到的目标场景图像数据并转换成图像显示给用户。

2.根据权利要求1所述的基于微透镜阵列合成孔径的光场相机去遮挡系统，其特征在于：同步响应终端包括存储器和显示器。

3.使用基于权利要求1至2中任意一项所述的基于微透镜阵列合成孔径的光场相机去遮挡系统的去遮挡方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：通过主物镜采集静态空白场景图像；

S2：计算静态空白场景图像的中心点坐标；

S3：通过主物镜采集原始场景图像，通过微透镜阵列得到四维光场图像数据并发送给控制器；

S4：控制器通过合成孔径数字对焦技术采集收到的四维光场图像数据，识别并去除四维光场图像数据中遮挡物的光场信息区间，将得到的目标场景图像数据发送给同步响应终端；

S5：同步响应终端存储、管理和重建收到的目标场景图像数据，对目标场景图像数据进行数据分析和阈值设置，显示最终的目标场景图像。

4.根据权利要求3所述的去遮挡方法，其特征在于：所述的步骤S1中，具体步骤为：

S11：对静态空白场景进行初次捕捉，获取原始的静态空白场景图像；

S12：当前遮挡物去除完成之后，判断是否继续运行；若是，则返回步骤S11，从原始场景图像中提取下一个需要去除遮挡物的初始图像；若否，则执行下一步骤。

5.根据权利要求4所述的去遮挡方法，其特征在于：所述的步骤S3中，具体步骤为：

S31：主物镜采集原始场景图像；

S32：从主物镜出射的平行光束通过微透镜阵列分幅聚焦得到若干个子图像；

S33：若干个子图像进入图像传感器转换为具有方向维度和位置维度的四维光场图像数据；

S34：图像传感器将四维光场图像数据发送给控制器。

6.根据权利要求5所述的去遮挡方法，其特征在于：所述的步骤S4中，具体步骤为：

S41：控制器的遮挡物处理模块从四维光场图像数据中获取遮挡物的图像数据；

S42：控制器的阈值区间模块配准识别遮挡物的参数；

S43：控制器的判断模块将遮挡物的图像数据二值化；

S44：控制器的分区模块根据识别遮挡物的参数提取并去除遮挡物的光场信息区间；

S45：控制器的数字重聚焦模块对经过去遮挡的光场数据进行二次聚焦，并将目标光场数据发送至同步响应终端。