基于频域的像素光场图像重聚焦算法.pdf

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1、第38卷第2期2016年4月光学仪器OPTICALINSTRUMENTSV01．38，No．2April，2016文章编号：1005—5630(2016)02—0121—07基于频域的像素光场图像重聚焦算法王宇1，张旭1’2“，屠大维1’2(1．上海大学机电工程与自动化学院，上海200072；2．上海大学上海市智能制造及机器人重点实验室，上海200072；3．上海大学机械系统与振动国家重点实验室，上海200240)摘要：提出一种基于像素光场的频域重聚焦算法。首先建立四维光场与像素光场的关系模型，然后基于傅里叶变换，建立了像素光场的重聚焦方法，并分析了傅里叶切片的作用和重采

2、样的方法。在实验中，对比积分投影法，分析两种不同方法对同一场景的重聚焦效果，评价了两种方法的计算效率。实验结果表明，基于频域的傅里叶切片法在结果上等效于积分投影法，但是计算负担更小。关键词：像素光场；重聚焦；傅里叶切片中图分类号：TP391文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-5630．2016．02．006RefocusofthepixellightfieldimageinthefrequencydomainWrANGYhl，ZHANGX“1，2一，TUDaweil，2(1．SchoolofMeehatronicEngineeringandAut

3、omation，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China；2．ShanghaiKeyLaboratoryofIntelligentManufacturingandRobotics，ShanghmUniversity，Shanghai200072，China；3．StateKeyLaboratoryofMechanicalSystemandVibration，ShanghaiUniversity，Shanghai200240，China)Abstract：Thispaperprovidesarefocusalgorithmofthepi

4、xellightfieldinthefrequencydomain．Itneedstopixelatethe4Dlightfielddataatfirst，thenestablishesthewayofrefocusintheFouriertransformandanalysestheeffectofFouriersliceandprocedureofresample．Comparingwiththemethodofintegralprojectionintheexperiment，therefocusresultsaboutthesamesceneofthetwodif

5、ferentwaysareexplainedandtheefficiencyofeachiSevaluated．TheexperimentalresultsshowthattheFourierslicehasabettercomputationalperformancewhichcanachievethesameastheresultwithintegralprojection．Keywords：pixellightfield；refocus；Fourierslice引言光场有别于传统的二维图像，是对场景空间中既包含位置信息、又包含方向信息的所有光线的四维光辐射场的参数化

6、的表示[1]。传统相机对拍照的要求高，尤其是面对高速运动或是多目标场景拍摄时，经常出现离焦等现象。如抓拍高速运动物体，要减少高速运动的物体造成的运动模糊，如果减少曝光时间，则图像过暗；若增大孔径，则景深过小，造成背景模糊[2]。当面对多目标场景，除聚焦点之外的物体则难以成像清晰。与之相对的，光场成像技术通过先拍摄后聚焦的技术提供了解决这些问题的新途径。它可以记录场景中自由光线传播的四维位置和方向信息，比传统的相机记录的内容更加丰富，增加了两维方向信息[11；通过数字收稿日期：2015—05—26基金项目：国家自然科学基金资助项目(51205244)作者简介：王宇(1987

7、一)男，硕士，主要从事图像处理方面的研究。E-mail：541340151@qq．com通信作者：张旭(1982一)男，博士，主要从事信息和计算机视觉方面的研究。E-mail：xuzhang@shu．edu．en·122·光学仪器第38卷重聚焦技术，还可以在拍摄之后重新选择焦点或是全景深融合，解决离焦或背景模糊等问题[“]。光场图像信息在存储时有别于传统的二维图像：普通二维图像存储为RGB二维矩阵；光场图像为了在保留位置信息的前提下，增加方向信息，用四维光场模型(其中位置坐标两维，方向坐标两维)来表示。如图1所示，光线L(u，