光场相机的数据处理和标定方法研究

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1、密级中图分类号硕士学位论文论文题目：光场相机的数据处理和标定方法研究作者姓名：高珍学科专业：通信与信息系统研究方向：数字图像处理指导教师：林丽莉提交日期：年月光场相机的数据处理和标定方法研究摘要传统相机由于积分成像的局限性，面对真实场景的髙维视觉信息表示，仅能捕获其在二维平面上的投影。为了克服传统相机的不足之处，光场相机在主透镜和传感器之间插入一个微透镜阵列，用于分辨和记录每个像素来自不同角度的光线，可将传统的二维图像扩展到四维，从而获取更高维度的视觉信息。光场相机的优势主要体现在可以从光场数据中恢复任意对焦位置的图像信息，同时也解决了景深受

2、孔径大小尺寸限制的问题，根据获得的图像数据可以实时计算出景象的真实形态。相对于二维数字图像，光场图像带来了更为丰富的信息和广泛的应用。本文围绕光场相机应用中的关键技术开展研宄，主要贡献是研宄和实现了光场数据的提取、解码和预处理，以及相机的标定。论文具体工作如下：第一章回顾了摄影学和相机的研宄背景、发展史以及其意义，分析和研究了传统相机的基本架构和成像原理，光场相机较传统相机的不同之处以及它的优势，最后列出了本文中的主要内容及各章节之间的关系结构图。第二章介绍了光场的定义以及获取方式，分析和研宄了光场相机的成像原理，即通过在相机主镜头和图像传感

3、器间插入一块微透镜阵列，从而捕获光线的位置和方向信息的四维光场。第三章研宄并实现了光场数据的提取、解码以及预处理。对用光场相机拍摄的白图像进行滤波、三角网化、颜色校正以及六边形到正交的转换处理，为接下来的相机标定提取原始图像的子光圈图像。第四章研宄并实现了基于双平面参数化的相机标定方法，通过对原始图像的子光圈图像提取角点之后，进行世界坐标系、相机坐标系、图像物理坐标系以及图像像素坐标系之间的一系列坐标系转换。第五章研宄并分析了基于线性特征提取的相机标定法，相比第四章中的基于双平面参数化的相机标定法，该方法不需要提取子光圈图像，而是对原始图像进

4、行线性特征的提取，为每一个像素都进行线性计算，从而进行对相机的标定。第六章中总结了前五章的内容，并针对目前光场相机的不足之处展望了今后的发展方向和前景。关键词：光场相机，微透镜阵列，数据处理，相机标定DATAPROCESSINGANDCALIBRATIONMETHODFORTHELIGHT-FIELDCAMERASABSTRACTLimitedbyintegralimaging,thecapturedimageoftraditionalcamerasisjustatwo-dimensionalprojectionofhighdimension

5、alvisualinformationofactualscene.Toovercometheshortcomingsoftraditionalcameras,amicrolensarrayisinsertedbetweenthemainlensandthesensorinlight-fieldcamera,withtheaimtodistinguishandrecordthelightsofeachpixelfromdifferentdirections,whichcanextended^theimagefromtraditionaltwo-

6、dimensionaltofour-dimensional,andthuscapturehigherdimensionalvisualinformation.Themainadvantageoflight-fieldcameraisitsabilityofrefocusingafterthefact.Thelightfieldcameraalsoaddressestheproblemthatthedepthoffieldislimitedbytheaperturesize.Andbaseonthecapturedlightfieldimage

7、data,thetrueformofreal-timescenecanbecalculated.Comparedwiththetwo-dimensionaldigitalimages,light-fieldimagecarriersricherinformationandhasawiderfapplications.ThispapercarriedoutaresearcharoundthekeytechnologyforapplicationsofLytrocamera,themaincontributionistostudyandimple

8、menttheextraction,decodingandpreprocessingoflight-fielddata,andthecalibrationofLyt