本文關(guān)鍵詞：基于微透鏡陣列的光場(chǎng)圖像深度估計(jì)研究　出處：《中北大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：從圖像和視頻中恢復(fù)真實(shí)的深度信息是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的經(jīng)典問題,在機(jī)器人學(xué)、目標(biāo)跟蹤、場(chǎng)景理解和三維重建中發(fā)揮重要作用。傳統(tǒng)相機(jī)僅部分記錄了真實(shí)世界在二維平面上的投影,難以反映實(shí)際場(chǎng)景的三維結(jié)構(gòu),從而阻礙了圖像和視頻的深層次應(yīng)用。Lytro是一種新型的微透鏡陣列光場(chǎng)相機(jī),同時(shí)捕獲光線的位置信息和角度信息,經(jīng)一次曝光可得到場(chǎng)景的多個(gè)視角、多組焦平面圖像。光場(chǎng)相機(jī)由于其易操作性、穩(wěn)定性、保留圖片的重塑性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在圖像深度估計(jì)領(lǐng)域。光場(chǎng)是空間中任意點(diǎn)發(fā)出的任意方向的光線的集合。Lytro光場(chǎng)相機(jī)相較于傳統(tǒng)相機(jī),在主透鏡和傳感器中間插入一片微透鏡陣列。來自物體上一點(diǎn)的光線通過主透鏡聚焦于某個(gè)微透鏡,而后經(jīng)該微透鏡分散出強(qiáng)度和方向分量,從而能記錄整個(gè)光場(chǎng),將傳統(tǒng)的二維圖像擴(kuò)展到四維。然而Lytro相機(jī)設(shè)計(jì)者為了增大捕光率,將微透鏡元件按照六邊形排列,導(dǎo)致后期處理受到碼間串?dāng)_的影響,大大增加了提取子孔徑圖像和進(jìn)行數(shù)字重聚焦的難度,因此對(duì)原始光場(chǎng)圖像進(jìn)行校正是十分有必要的。根據(jù)以上問題,本文重點(diǎn)研究Lytro圖像的正交變換,繼而探討場(chǎng)景深度估計(jì)算法。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)深入研究Lytro光場(chǎng)相機(jī)的硬件組成和成像機(jī)理,結(jié)合圖像處理知識(shí),針對(duì)微透鏡元件的特殊排列方式,提出六邊形到正交排列的校正算法。將微透鏡與其覆蓋的傳感器像素對(duì)應(yīng)起來,從原始二維傳感器數(shù)據(jù)解碼得到四維光場(chǎng)數(shù)據(jù),以減少后期數(shù)據(jù)處理過程中碼間串?dāng)_的影響,并對(duì)算法從理論與實(shí)驗(yàn)兩方面進(jìn)行驗(yàn)證。(2)根據(jù)“自由光場(chǎng)”與“像素光場(chǎng)”之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,提出基于“像素光場(chǎng)”的圖像重聚焦算法,在提高算法效率的同時(shí)減少操作的復(fù)雜性。利用Lytro光場(chǎng)相機(jī)數(shù)字重聚焦特性,結(jié)合可變窗口的清晰度評(píng)價(jià)函數(shù),提出基于聚焦線索的光場(chǎng)圖像深度估計(jì)算法。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)證明了該算法的有效性和正確性。(3)利用Lytro光場(chǎng)相機(jī)子孔徑圖像之間的視差信息,結(jié)合引導(dǎo)濾波和圖像分割工具箱,提出基于亞像素精度的子孔徑圖像立體匹配算法。同時(shí)保證了最終深度圖的視覺效果和精度,并對(duì)算法從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面進(jìn)行驗(yàn)證。(4)針對(duì)算法(2)中由于窗口大小和位置導(dǎo)致的算法不穩(wěn)定性,結(jié)合算法(3)獲得的視差圖,提出聚焦線索和視差線索相融合的光場(chǎng)圖像深度估計(jì)算法,提高了算法的穩(wěn)定性和魯棒性。最后通過仿真實(shí)驗(yàn)證明了該算法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號(hào)：1308388