光場（LightField,LF）成像以其獨(dú)特的成像原理而備受關(guān)注。傳統(tǒng)相機(jī)拍攝的圖像只能記錄光線投影到二維平面的位置信息,忽略了光線傳播的方向信息。通過密集微透鏡組成的陣列進(jìn)行采集所獲得的光場,其能夠記錄光在傳播過程中的攜帶四維信息,即位置信息和方向信息。根據(jù)光場的四維信息可以提取光場的宏像素圖像、子孔徑圖像和極線平面圖像（Epipolar Plane Image,EPI）,從而實(shí)現(xiàn)光場的可視化。利用可視化后的光場圖像可以還原場景的深度,光場圖像的深度估計(jì)算法大致分為四種:基于多視圖的算法、基于極線平面圖像（EPI）的算法、基于重聚焦的算法以及基于深度學(xué)習(xí)的算法。由于現(xiàn)實(shí)場景的多樣性,每種深度估計(jì)算法的性能在不同程度上受到限制�？紤]到在光場圖像紋理較弱的區(qū)域容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的深度估計(jì),且深度估計(jì)結(jié)果容易受到圖像中噪聲的影響,結(jié)合多種算法的原理和特點(diǎn),本文提出了基于多流卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的光場圖像深度估計(jì)算法。首先,對光場圖像進(jìn)行預(yù)處理,采用單個(gè)圖像超分辨（Single Image Super Resolution,SISR）算法對光場子孔徑圖像進(jìn)行空間超分辨,以增加像素?cái)?shù)目,然后提取中心子孔徑... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１傳統(tǒng)成像原理??

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??的傳播方向最終到達(dá)像平面的４、４和４的位置，因此可以記錄４點(diǎn)發(fā)出光線的方??向信息。假設(shè)整個(gè)微透鏡陣列是一個(gè)２Ｄ平面，將透過單個(gè)微透鏡的光線的位置記??作平面內(nèi)的一對坐標(biāo)，即光線的方向信息；將透過每個(gè)微透鏡的光線投影在像平面??上的位置記作每條光線的另外兩個(gè)坐標(biāo)，即光線的位置信息。因此，通過光場成像??方式可以得到場景中的４Ｄ信息Ｗ。??無窮遠(yuǎn)?微透鏡陣列?無窮遠(yuǎn)??圖２－２光場成像原理??２．?２光場的參數(shù)化表征??由光場圖像的獲取原理可知，光場包含了光線在空間中的位置信息和方向信??息。假設(shè)這兩種信息為一個(gè)分布函數(shù)，那么這個(gè)分布函數(shù)可通過光線與相機(jī)平面以??及像平面兩個(gè)平行平面上的交點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行參數(shù)化表征，即利用雙平行平面（Ｔｗｏ－??Ｐａｒａｌｌｅｌ－Ｐｌａｎｅ，?２ＰＰ）＿模型對其進(jìn)行表征，如圖２－３所示。Ｌｅｖｏｙ等＿首先提出了??２ＰＰ模型，假設(shè)光線先通過相機(jī)平面ｕ－ｙ，再通過像平面ｓ－ｔ。０〇１１１打等［３１］將光??線傳播方向反向表示，即光線從像平面映射到相機(jī)平面。Ｎｇ等［３２］采用ｕ?＿?表示相??機(jī)平面，表示像平面。本文統(tǒng)一采用拖等％提出的表征符號對光場進(jìn)行描??述。??令。為該光場的２ＰＰ參數(shù)化的表達(dá)方式，ｗ?－?Ｖ平面為相機(jī)平面，；ｃ?－?ｙ平面為??像平面，Ｆ表示相機(jī)平面和像平面之間的距離，那么就表示從相機(jī)平面??專播到像平面光線的采樣。相機(jī)平面坐標(biāo)反映了光線的傳播方向，??所以ｉｎ；控制了圖像的角度分辨率，即視角；像平面上的坐標(biāo)表示光線的分布??位置，所以ｘｙ控制了圖像的空間分辨率，即某視角的像素。這種表達(dá)方式既包含了??該光線的入射點(diǎn)的位置信息，又包含了光線從

山東大學(xué)碩士學(xué)位論文??Ｕ?Ｖ?個(gè)Ｙ??Ｋｕ?＞＜．ｖ??Ｌｆ｛ｘｙｙ，ｕ，ｖ）??Ｖ／??Ｆ??？?？??相機(jī)平面?像平面??圖２－３?２ＰＰ模型??令￡＞?（ｘ，?ｙ）表示像平面上的點(diǎn)（ｘ，?ｙ）處的光照強(qiáng)度，它等于點(diǎn)〇：，?ｙ）接收的來自??整個(gè)相機(jī)平面上光線的積分，即??ＥＦ〇ｃ，ｙ）?＝?＾?ｆｊ?ＬＦ（ｘ，ｙ，ｕ，ｖ＇）?ｃｏｓ４?０ｄｕｄｖ，?（２－１）??式中，Ｆ表示相機(jī)平面和像平面之間的距離，０表示光線和像平面之間的??角度。也就是說，采樣光線并非都是垂直于像平面射入的，像平面體現(xiàn)了光線的入??射的角度。注意，此處提到的角度信息是指光線傳播到像平面上的入射角度，并不??是指前文中提到的光線的方向信息，光線的方向信息由光線傳播到相機(jī)平面的坐??標(biāo)記錄。??Ｌｅｖｏｙ等［３Ｑ］認(rèn)為光線在自由空間傳播過程中能量保持不變，因此可以忽略光??線的入射角度０對光照強(qiáng)度的影響。將式（２－１）簡化后，點(diǎn)〇，＞〇處的光照強(qiáng)度為??＝ｊ＾ｆｆ?ｌＦ｛ｘ，ｙ，ｕ，ｖ）ｄｕｄｖ?．?（２－２）??如圖２－４所示，如果像平面在距離相機(jī)平面Ｆ處，則可以直接對光場ＬＦ進(jìn)行采??樣。假設(shè)移動(dòng)像平面，可以計(jì)算像平面和相機(jī)平面任意距離廠處的光照強(qiáng)度??此處廠不需要與Ｆ相同。如果使Ｆ＇?＝?ａ?■ｆ，則??ＬＦｔ｛ｘ，ｙ，ｕ，ｖ）?＝?Ｌ＾ａ．Ｆ）｛ｘ，ｙ，ｕ，ｖ）??Ｊ?（?．?Ｘ－Ｕ?ｙ－ｖ?＼??＝［ｕ＋—，ｖ?＋?—，ｕ，?ｖｊ?（２－３）??＝?ＬＦ［（１￣＾）Ｕ＋ｌ＞ｉ１￣ｌ）Ｖ?＋?ａ＞Ｕ＞Ｖ．?？??８??


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