專(zhuān)利名稱(chēng)：一種針對(duì)光場(chǎng)相機(jī)進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光場(chǎng)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種針對(duì)光場(chǎng)相機(jī)進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)的方法。
背景技術(shù)：
光場(chǎng)成像技術(shù)是ー種新型的計(jì)算成像技術(shù)，它將傳統(tǒng)的光學(xué)成像技術(shù)與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)光學(xué)調(diào)制方法獲取四維的光場(chǎng)信息，再利用信息解調(diào)的方法處理得到滿足不同需求的ニ維圖像。這種技術(shù)突破了傳統(tǒng)成像技術(shù)中的某些固有缺陷，具有“先拍照后對(duì)焦”的特點(diǎn)，能夠在大孔徑條件下獲得大景深的圖像，在高速、低照以及大距離范圍成像中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 光場(chǎng)相機(jī)一般由主光學(xué)鏡頭、微透鏡陣列和圖像傳感器組成，將微透鏡陣列置于主光學(xué)鏡頭的像平面上，圖像傳感器位于微透鏡陣列的后焦面上。在理想狀態(tài)下，當(dāng)相機(jī)入瞳處的入射光照完全一致時(shí)，圖像傳感器中的各個(gè)像素應(yīng)該輸出相同的灰度值，而在實(shí)際中，由于各方面因素的影響，相機(jī)在均勻光照條件下輸出的圖像并非由同一灰度值組成，而會(huì)具有一定程度的灰度變化。在普通相機(jī)中，造成這種輻射響應(yīng)不一致性的來(lái)源主要包括暗電流噪聲、像元響應(yīng)不一致和光學(xué)鏡頭漸暈等因素；而對(duì)于光場(chǎng)相機(jī)來(lái)說(shuō)，除了上述幾種因素的影響之外，還包括其特殊的成像結(jié)構(gòu)所引起的問(wèn)題，具體來(lái)說(shuō)(I)微透鏡陣列非均勻性的影響。由于生產(chǎn)過(guò)程、エ藝條件以及材料性質(zhì)的影響，微透鏡陣列的每個(gè)單元不可能具有完全相等的孔徑和焦距，因此各個(gè)微透鏡単元對(duì)光輻射的采集能力會(huì)存在不一致性。(2)微透鏡子圖像之間非填充區(qū)域的影響。光場(chǎng)相機(jī)所輸出的光場(chǎng)圖像是由各個(gè)微透鏡的子圖像排列而成的，由于主光學(xué)鏡頭一般都采用圓形孔徑光闌，其投影到每個(gè)微透鏡后會(huì)形成圓形輪廓的子圖像，這樣在圓形子圖像之間會(huì)存在一部分像素?zé)o法接收到光線的輻射，因此始終具有零灰度值。(3)微透鏡子圖像邊緣像素的漸暈效應(yīng)。微透鏡子圖像具有圓形輪廓，而圖像傳感器的像元一般都是矩形排列，這就導(dǎo)致各個(gè)微透鏡的子圖像在邊緣處無(wú)法覆蓋完整的像元，因而具有較低的灰度值?；谏鲜鲈?，需要對(duì)光場(chǎng)相機(jī)進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)，以對(duì)光場(chǎng)相機(jī)所拍攝的原始光場(chǎng)圖像進(jìn)行相應(yīng)處理，而由于光場(chǎng)相機(jī)的自身特點(diǎn)，普通相機(jī)的定標(biāo)方法無(wú)法直接適用，現(xiàn)有技術(shù)中也沒(méi)有相應(yīng)的輻射定標(biāo)處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種針對(duì)光場(chǎng)相機(jī)進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)的方法，能夠消除光場(chǎng)相機(jī)系統(tǒng)的暗電流噪聲，去除微透鏡子圖像之間的無(wú)效像素，并校正由各種因素所引起的像元響應(yīng)不一致問(wèn)題，從而提高光場(chǎng)相機(jī)的性能。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
—種針對(duì)光場(chǎng)相機(jī)進(jìn)行相對(duì)福射定標(biāo)的方法，所述方法包括利用光場(chǎng)相機(jī)采集N幅由均勻面光源發(fā)出的圖像Ik，其中k = 1，2，…，N，并對(duì)所采集的圖像求平均值7，消除由于隨機(jī)誤差引起的圖像灰度不確定性；將所述光場(chǎng)相機(jī)的鏡頭蓋關(guān)閉，采集N幅暗場(chǎng)圖像Ink，其中k = 1,2,…，N，并對(duì)所采集的暗場(chǎng)圖像計(jì)算均值圖像A，作為暗電流噪聲測(cè)量值；將消除隨機(jī)誤差后的均勻面光源圖像7減去7 ，得到去除系統(tǒng)暗電流噪聲的圖像7o；再設(shè)定閾值T，對(duì)7。進(jìn)行ニ值化處理，得到ニ值化矩陣t，通過(guò)設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝礣，使將所述光場(chǎng)相機(jī)的微透鏡邊緣像素的灰度值變?yōu)榱悖?。與t相乗，得到所述微透鏡子圖 像相互分離后的均勻面光源圖像J ；計(jì)算所述光場(chǎng)相機(jī)中每個(gè)微透鏡子圖像的灰度重心坐標(biāo)(xm，ym)，以該灰度重心坐標(biāo)(xm，ym)為中心，提取LXL大小的方形區(qū)域，其中L為所述光場(chǎng)相機(jī)的角分辨率，并進(jìn)行重新拼接，得到重新拼接后的均勻面光源圖像；將所述重新拼接后的均勻面光源圖像與預(yù)先設(shè)定的單灰度值理想均勻面光源圖像相除，得到每個(gè)像素的平場(chǎng)校正系數(shù)；利用上述所獲得的暗電流噪聲測(cè)量值、微透鏡子圖像灰度重心坐標(biāo)和平場(chǎng)校正系數(shù)，對(duì)所述光場(chǎng)相機(jī)所拍攝的其他原始光場(chǎng)圖像進(jìn)行相應(yīng)處理，得到相對(duì)輻射定標(biāo)處理后的光場(chǎng)圖像。所述計(jì)算所述光場(chǎng)相機(jī)中每個(gè)微透鏡子圖像的灰度重心坐標(biāo)(xm，ym)，具體包括若所述圖像J中包含M個(gè)分離的微透鏡子圖像J111，其中m= 1,2,.. .，M，則采用下式計(jì)算所述光場(chǎng)相機(jī)中每個(gè)微透鏡子圖像的灰度重心坐標(biāo)
權(quán)利要求
1.一種針對(duì)光場(chǎng)相機(jī)進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)的方法，其特征在于，所述方法包括 利用光場(chǎng)相機(jī)采集N幅由均勻面光源發(fā)出的圖像Ik，其中k= 1，2，…，N，并對(duì)所采集的圖像求平均值7，消除由于隨機(jī)誤差引起的圖像灰度不確定性； 將所述光場(chǎng)相機(jī)的鏡頭蓋關(guān)閉，采集N幅暗場(chǎng)圖像Ink，其中k= 1,2,…，N，并對(duì)所采集的暗場(chǎng)圖像計(jì)算均值圖像7 ，作為暗電流噪聲測(cè)量值； 將消除隨機(jī)誤差后的均勻面光源圖像7減去7 ，得到去除系統(tǒng)暗電流噪聲的圖像7。； 再設(shè)定閾值τ，對(duì)7。進(jìn)行ニ值化處理，得到ニ值化矩陣t，通過(guò)設(shè)定適當(dāng)?shù)拈撝郸?，使將所述光?chǎng)相機(jī)的微透鏡邊緣像素的灰度值變?yōu)榱?，并?。與t相乗，得到所述微透鏡子圖像相互分離后的均勻面光源圖像J; 計(jì)算所述光場(chǎng)相機(jī)中每個(gè)微透鏡子圖像的灰度重心坐標(biāo)(Xm，ym)，以該灰度重心坐標(biāo)(Xm，ym)為中心，提取LXL大小的方形區(qū)域，其中L為所述光場(chǎng)相機(jī)的角分辨率，并進(jìn)行重新拼接，得到重新拼接后的均勻面光源圖像； 將所述重新拼接后的均勻面光源圖像與預(yù)先設(shè)定的單灰度值理想均勻面光源圖像相除，得到每個(gè)像素的平場(chǎng)校正系數(shù)； 利用上述所獲得的暗電流噪聲測(cè)量值、微透鏡子圖像灰度重心坐標(biāo)和平場(chǎng)校正系數(shù)，對(duì)所述光場(chǎng)相機(jī)所拍攝的其他原始光場(chǎng)圖像進(jìn)行相應(yīng)處理，得到相對(duì)輻射定標(biāo)處理后的光場(chǎng)圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的針對(duì)光場(chǎng)相機(jī)進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)的方法，其特征在于，所述計(jì)算所述光場(chǎng)相機(jī)中每個(gè)微透鏡子圖像的灰度重心坐標(biāo)(Xm，ym)，具體包括 若所述圖像J中包含M個(gè)分離的微透鏡子圖像Jm，其中m = 1，2，...，M，則采用下式計(jì)算所述光場(chǎng)相機(jī)中每個(gè)微透鏡子圖像的灰度重心坐標(biāo) xm—jx!、i,j) ア Ι( ,/)， Vm=T^x7QJi j I(i,j)。
3.如權(quán)利要求I所述的針對(duì)光場(chǎng)相機(jī)進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)的方法，其特征在于，所述均勻面光源采用積分球來(lái)實(shí)現(xiàn)，并將所述光場(chǎng)相機(jī)的光軸對(duì)準(zhǔn)所述積分球的出口中心。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種針對(duì)光場(chǎng)相機(jī)進(jìn)行相對(duì)輻射定標(biāo)的方法。所述方法首先利用光場(chǎng)相機(jī)對(duì)均勻面光源發(fā)出的圖像進(jìn)行標(biāo)定處理，得到暗電流噪聲測(cè)量值、微透鏡子圖像灰度重心坐標(biāo)和平場(chǎng)校正系數(shù)；再利用上述所獲得的暗電流噪聲測(cè)量值、微透鏡子圖像灰度重心坐標(biāo)和平場(chǎng)校正系數(shù)，對(duì)所述光場(chǎng)相機(jī)所拍攝的其他原始光場(chǎng)圖像進(jìn)行相應(yīng)處理，得到相對(duì)輻射定標(biāo)處理后的光場(chǎng)圖像。該方法能夠消除光場(chǎng)相機(jī)系統(tǒng)的暗電流噪聲，去除微透鏡子圖像之間的無(wú)效像素，并校正由各種因素所引起的像元響應(yīng)不一致問(wèn)題，從而提高光場(chǎng)相機(jī)的性能。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102663732SQ20121006690
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者呂群波, 周志良, 相里斌, 蘇麗娟, 袁艷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院