本文關(guān)鍵詞：基于微透鏡陣列的光場圖像深度估計研究　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)真實的深度信息是計算機視覺領(lǐng)域的經(jīng)典問題,在機器人學(xué)、目標(biāo)跟蹤、場景理解和三維重建中發(fā)揮重要作用。傳統(tǒng)相機僅部分記錄了真實世界在二維平面上的投影,難以反映實際場景的三維結(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相機,同時捕獲光線的位置信息和角度信息,經(jīng)一次曝光可得到場景的多個視角、多組焦平面圖像。光場相機由于其易操作性、穩(wěn)定性、保留圖片的重塑性等特點被廣泛應(yīng)用在圖像深度估計領(lǐng)域。光場是空間中任意點發(fā)出的任意方向的光線的集合。Lytro光場相機相較于傳統(tǒng)相機,在主透鏡和傳感器中間插入一片微透鏡陣列。來自物體上一點的光線通過主透鏡聚焦于某個微透鏡,而后經(jīng)該微透鏡分散出強度和方向分量,從而能記錄整個光場,將傳統(tǒng)的二維圖像擴展到四維。然而Lytro相機設(shè)計者為了增大捕光率,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行數(shù)字重聚焦的難度,因此對原始光場圖像進行校正是十分有必要的。根據(jù)以上問題,本文重點研究Lytro圖像的正交變換,繼而探討場景深度估計算法。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)深入研究Lytro光場相機的硬件組成和成像機理,結(jié)合圖像處理知識,針對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應(yīng)起來,從原始二維傳感器數(shù)據(jù)解碼得到四維光場數(shù)據(jù),以減少后期數(shù)據(jù)處理過程中碼間串?dāng)_的影響,并對算法從理論與實驗兩方面進行驗證。(2)根據(jù)“自由光場”與“像素光場”之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,提出基于“像素光場”的圖像重聚焦算法,在提高算法效率的同時減少操作的復(fù)雜性。利用Lytro光場相機數(shù)字重聚焦特性,結(jié)合可變窗口的清晰度評價函數(shù),提出基于聚焦線索的光場圖像深度估計算法。最后通過仿真實驗證明了該算法的有效性和正確性。(3)利用Lytro光場相機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。同時保證了最終深度圖的視覺效果和精度,并對算法從理論和實驗兩方面進行驗證。(4)針對算法(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圖像深度估計算法,提高了算法的穩(wěn)定性和魯棒性。最后通過仿真實驗證明了該算法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：1308388