[发明专利]一种标定光场成像中各微透镜成像的中心坐标的方法

说明书

本发明公开了一种标定光场成像中各微透镜成像的中心坐标的方法。该方法的步骤为：S1采集无样本的光场成像图；S2进行二值化操作；S3利用形态学操作优化二值化图像；S4标记所有连通区域，测量属性；S5设立约束条件，筛选有效连通区域，记录重心坐标；S6对重心坐标按列排序，还原其在图像中的相对位置；S7找到包含重心坐标数目最多的最长列，对该列插值填充；S8对重心坐标按行排序；S9找到最长行，对该行插值填充；S10创建矩阵，将记录的重心坐标填充到矩阵中；S11对无元素填充的矩阵位置进行插值，得到完整的微透镜成像中心坐标矩阵。本发明能够准确地标定光场成像图中各微透镜成像的中心坐标。

技术领域

本发明属于光场成像领域，尤其涉及一种标定光场成像中各微透镜成像的中心坐标的方法。

背景技术

随着光场相机的发展以及微透镜制作工艺的提高，光场成像领域受到越来越广泛的关注。相比于传统二维成像技术只能记录光线的位置信息，光场成像能够同时捕捉光线的空间和角度信息，记录下完整的四维光场。角度信息的获取，使得在后期对光场成像图进行重建时，能够渲染出不同视角以及聚焦在不同深度的场景图像。

光场相机通过在传统相机内部加入微透镜阵列来实现，微透镜阵列放置于相机主透镜与传感器之间。每个微透镜采集空间点不同角度的光线，并在传感器上形成不同视角下的单透镜孔径的清晰子图像，表征该微透镜上光线的方向分布。将光场成像图的各微透镜成像渲染成为完整的场景，需要确定每个微透镜成像的中心。

现有技术中，多频相移标定法通过对多频相移图像在光场成像系统中的成像均值图进行峰值检测，得到各微透镜成像的中心坐标，但该方法需要提供多频相移图像显示装置并对多张不同频率下的相移图像成像，拍摄复杂度高；而且，峰值检测法可能会在一个微透镜成像中检测出多个峰值，不够稳定。

发明内容

针对以上现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种标定光场成像中各微透镜成像的中心坐标的方法，能够准确计算出各微透镜成像的中心坐标矩阵，用于后续的光场图像重建。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种标定光场成像中各微透镜成像的中心坐标的方法，包括如下步骤：

S1，在无样本放置的情况下，打开光源，直接照射光场成像系统，采集此时的光场成像图，用于标定各微透镜成像的中心；

S2，计算步骤S1得到的无样本光场成像图的全局阈值，并根据阈值将其二值化；

S3，利用形态学操作优化二值化后的无样本光场成像图，消除成像图中的“毛刺”和无意义的颗粒噪声；

S4，标记优化后的二值化图像中的所有连通区域，测量每个连通区域的重心坐标及面积属性；

S5，设立约束条件，筛选出有效的连通区域，并记录其重心坐标；

S6，将记录的重心坐标按照横坐标值升序排列，而后拆分成多个列向量，再将每列按照纵坐标值升序排列，还原重心坐标在图像中的相对位置；

S7，找到包含重心坐标数目最多的列，即最长列，对该列进行插值填充；

S8，将步骤S5记录的重心坐标按照纵坐标值升序排列，而后拆分成多个行向量，再将每行按照横坐标值升序排列，同样还原重心坐标在图像中的相对位置；

S9，找到包含重心坐标数目最多的行，即最长行，对该行进行插值填充；

S10，创建微透镜成像中心坐标矩阵，矩阵行数为步骤S7填充后的最长列的大小，矩阵列数为步骤S9填充后的最长行的大小；将步骤S5记录的所有重心坐标按照相对位置关系填充到矩阵中；

S11，依据步骤S7及S9填充后的最长列及最长行的重心坐标，对无元素填充的矩阵位置进行插值，得到完整的微透镜成像中心坐标矩阵。