基于4d光场数据的深度信息获取

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1、分类号：TP391单位代码：11232密级：理学硕士学位论文基于4D光场数据的深度信息获取学院：理学院学科(专业)：应用数学学号：2013020383作者：陈佃文指导教师：邱钧教授完成日期：二零一六年一月十二日学位论文版权使用授权书本人完全了解北京信息科技大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本。学校有权保留学位论文并向中国科学技术信息研究所等国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学校有权适当复制、公布论文的全部或部分内容。学校有权将本人的学位论文加入《中

2、国优秀硕士学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。学位论文作者签名：年月日□公开□保密（____年____月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)指导教师签名：学位论文作者签名：年月日年月日硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文题目为《基于4D光场数据的深度信息获取》学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。本学位论文原创性声明的法律责任由本人

3、承担。作者签字：年月日摘要摘要光场记录了空间中所有光线的辐照度信息。利用光场相机采集的四维光场数据，包含光线的空间和角度信息，可用于场景的深度信息获取。受场景的复杂性影响，如遮挡区域和平滑纹理区域，其深度估计结果的精度不高。本文提出了一种利用光场数据四维结构信息，实现像素级精度的深度估计算法、基于深度信息的数字重聚焦和窄视角三维表面重构。本文利用了深度与视差的对应关系，将计算深度转换为计算相邻视图间的视差，通过采用二次匹配和分类优化的方法提高视差的计算精度，获取高精度的深度图。首先采用加入权重系数的区域匹配方法，计算出图像中每个像素点的视差信息。分析了匹配过程中误差产生的原因，并给出

4、一种新的置信函数。结合平滑区域和边缘遮挡区域在计算距离测度函数时具有不同值域范围的特点，对误差区域进行分类标识。由此，设计了相应的二次匹配方法和分类优化方法，在降低误匹配概率的同时，兼顾了边界信息保留和区域平滑两个方面。实现每个像素的视差信息的精确估计。利用获取的深度信息实现数字重聚焦，三维重构和视点漫游。根据重聚焦深度和视差的对应关系，给出多视图下基于视差的重聚焦方法，得到聚焦在不同深度的图像。此外，基于成像过程中的几何原理，利用高精度的深度信息计算得到场景的三维坐标，实现窄视角下场景的三维重构。基于计算出的场景三维坐标和成像原理，可以得到视点在深度方向上漫游时，场景所成的图像。本

5、文采用公开的基准光场数据和实拍的光场数据进行算法验证、测试与评估成像精度。结果表明，本文中提出的算法降低了平滑区域和边缘遮挡区域的深度估计误差。与已有的算法相比，新算法具有更好的计算精度。本文研究了基于四维光场数据的高精度深度信息获取方法。这对于视差计算过程中的匹配优化，以及平滑曲面的深度信息获取等理论和应用问题的进一步工作，均有很好的意义。同时对于这种采集方式的研究，也为某些特定应用场合的光场相机设计提供有益的参考。关键词：深度估计；四维光场数据；视差图；区域匹配；数字重聚焦IABSTRACTABSTRACTThelightfieldrecordstheirradianceofal

6、lraysinspace.The4Dlightfielddata,whichiscapturedbythelightfieldcameras,containsthespatialandangularinformationofraysthatcanbeusedtoobtaindepthinformationofthescene.Affectedbythecomplexityofthescene,suchastheocclusionsandsmoothtextureregions,theprecisionoftheestimateddeptharenotsatisfactory.Inth

7、ispaper,weproposedanewdepthestimationalgorithmwithpixellevelaccuracy,whichusesthe4Dstructuralinformationoflightfielddata,therefocusingand3Dsurfacereconstructioninanarrowperspectivebasedonthedepthinformationwaspresented.Inthispaper