基于微透鏡陣列的數(shù)字光場成像研究.pdf

1、光場成像作為成像技術(shù)中的一個新的方向，它可以實現(xiàn)拍攝后無需機械對焦，而是通過圖像處理計算實現(xiàn)再聚焦，并且可以實現(xiàn)3D重建和多目標點聚焦等，這些特點都使得它在未來的生活中將會有很大的發(fā)展空間。
　　光場相機就是在傳統(tǒng)相機的主透鏡和成像面之間加入一個微透鏡陣列，采用這種裝置得到圖像的過程即為光場成像。光場相機可以同時捕捉到場景的空間（或位置）和方向（或角度）信息，即光場的四維信息。這樣，在一次曝光后記錄到的光場利用軟件就可以聚焦在任意

2、位置，也就是再聚焦。第一代手持式光場相機于2005年出現(xiàn)，它是將微透鏡陣列固定在圖像傳感器前方一個焦距的位置，這樣就使得微透鏡聚焦在無窮遠，這樣每個微透鏡不僅可以記錄達到該位置的光線的總量，而且可以分辨出每一條光線的方向。然后通過將記錄的圖像進行重組可以獲得清晰的再聚焦圖像。但是這種裝置得到的最終圖像分辨率受微透鏡個數(shù)影響，再聚焦時只從每個微透鏡對應的幾十或者幾百個像素點中提取出位置一致的一個像素點來組成一幅再聚焦圖像，因此每幅再聚焦圖

3、像的像素值和微透鏡個數(shù)相同，像素數(shù)受限于微透鏡個數(shù)。而目前的制備工藝有限，微透鏡個數(shù)只能達到幾百個，這樣一來，對于一個百萬像素的CCD來說，像素利用率就只有CCD像素的幾十分之一，因而圖像分辨率低。
　　為提高圖像分辨率，提出了第二代光場相機，第二代與第一代的主要區(qū)別是微透鏡陣列與圖像傳感器的間距可調(diào)，這樣就可以使微透鏡聚焦在主透鏡的像面上，而不是主透鏡平面上。這種裝置可以使圖像空間分辨率和方向分辨率之間有個很好的權(quán)衡關(guān)系，同時可

4、以提高圖像的空間分辨率，使圖像看起來更加清晰。
　　在后期的圖像處理上提出全分辨率光場渲染方法，本文將會展示出此方法的過程及其程序的要點，并給出提高空間分辨率后的再聚焦結(jié)果圖像，同時圖像的方向分辨率也會得到充分利用，本文中將會展示出圖像的多維視角。根據(jù)多維視角圖可以計算出圖像的深度位置，并且根據(jù)深度位置獲取擴展景深圖像，即全分辨率圖像，這樣也擴展了圖像的景深。最終，第二代光場相機的圖像空間分辨率和方向分辨率都會有所提高，同時在景深