光场图像重构算法仿真.pdf

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1、第39卷第1期2017年2月光学仪器0PTICALINSTRUMENTSV01．39，No．1February，2017文章编号：1005—5630(2017)01—0031—10光场图像重构算法仿真速晋辉，金易搜，陆艺丹，(上海理工大学光电信息与计算机工程学院，薇200093)摘要：根据光场成像原理，对非聚焦型光场相机和聚焦型光场相机的成像原理和采样模式进行了分析，对比了两种光场成像系统的成像特点。针对不同类型光场相机的信息采样特点，推导了非聚焦型光场相机空域平移叠加重聚焦算法及聚焦型光场相机基础图像重构算法

2、，并在MATLAB中对两种图像重聚焦算法进行了仿真验证，实验证明两种算法都可以有效获得任一景深清晰的像，可为光场成像技术的应用提供借鉴。关键词：光场成像；图像重构；重构算法；景深中图分类号：O439文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—5630．2017．01．006SimulationofthealgorithmsforthelightfieldimagerenderingSUJinhui，jINYitao，LUYidan，ZHANGWei(SchoolofOptical—Electr

3、icalandComputerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTechnology，Shanghai200093，China)Abstract：Thedetailedanalyseshasbeendoneontheunfocusedplenopticcameraandthefocusedplenopticcamerarespectively，basedontheimagingprincipleandthesamplingmodes．Thecharacte

4、risticsofthesetWOdifferentlightfieldimagingsystemsarecompared．Thespatialdomainshift—and-addrenderingalgorithmoftheunfocusedplenopticcameraandthebasicrenderingalgorithmofthefocusedplenoptichavebeendeducedaccordingtotheirsamplingmode．Thenthealgorithmsaresimula

5、tedbythesoftwareMATLAB．Theeffectivenessofthetworenderingalgorithmshasbeenverifiedthatcapturetheclearimageatdepths．Thisresearchcouldserveasreferencefortheapplicationofthelightfieldimaging．Keywords：lightfieldimaging；imagingrendering；renderingalgorithm；depthoff

6、ield引言光场成像由于获取了光辐射的完整分布，可以通过光场信息重构算法的数据处理手段计算出所需的对焦图像睁2。。光场相机通过四维坐标系参数表征出空间内光辐射位置信息和方向信息，因此与传统相收稿日期：2016—07—18基金项目：国家自然科学基金项目(61205015)；高等教育博士点基金项目(20123120130001)；国家重点研发计划课题(2016YFF0101402、2012YQl70004、2013YQ47076503)作者简介：速晋辉(199l一)，男，硕士研究生，主要从事光场成像方面的研究。E-

7、mail：418316588@qq．corn通信作者：张薇(1978一)，女，副教授，主要从事光学系统设计、图像处理等方面的研究。E-mail：wei—zhang@usst．edu．cn张!空『·32·光学仪器第39卷机的二维图像相比多出了两个自由度。相较于传统成像，光场成像的优势在于无需机械调焦，只需通过数据处理即可得到不同景深的清晰图像，由于可在重构之前对光辐射相位误差进行校正，从而能够消除几何像差，降低成像质量对于光学器件性能的依赖性。光场成像过程包括了光场数据的采集和光场数据转换为图像的过程。光场的概念

8、最初由Gershun提出，用来描述三维空间内光线的传输特·陛Es-4]。Adelson等提出用光线的三维坐标、光线传输方向、光线波长及时间多个参数表征光场函数[5]，而Levoy等将光场函数表示为四维，并提出用两个平行的平面对四维光场进行参数化表征[6]。在几何光学中，光场是指光线强度在三维空间中的位置分布和方向分布，可采用双平面参数来表征光场。现实中的成像系统都可以简化为两个平行的平