光场成像系统的自由视点重建方法与流程

本发明涉及光场成像技术领域，尤其是光场成像系统的自由视点重建方法。

背景技术：

光场成像技术中使用微透镜阵列对物体及场景进斤记录，记录的信息中不仅仅包括场景的二维颜色信息，同时包含了光线入射的角度信息。然而使用光场成像技术拍摄的光场照片虽然包含了更多的信息，但却并不适宜于人眼直接观看，解决这个问题的途径为计算重建。

常用的计算重建方式为二维切片重建，该方式模拟了真实光学再现的过程，能够完成得到较高质量的光场图像二维干面化，是其他重建方法的基础，并且能实现背景虚化，突出主体的功能。然而，由于在重建过程中需要对重建平面进行选择，当场景中物体不在重建平面上时，就会模糊，所以重建过程中必须设置合适的重建参数，尤其是在动态场景中需要动态的对重建参数进行调整。

技术实现要素：

本发明提供的光场成像系统的自由视点重建方法，可极大地提高重建图像的分辨率。

本发明具体采用如下技术方案实现：

一种光场成像系统的自由视点重建方法，具体步驟为；

步骤1：设定重建参数，主要指显示面板、微透镜阵列和视点的相对位置以及微透镜的焦距和重建图像的分辨率；

步骤2：通过光线追迹计算重建面像素与单元图像中像素的映射关系(一对一的映射关系)，追迹过程为逆向追迹，追迹的光线是：从小孔相机小孔射向相机像面上像素的光线，经过逆向追迹直致追迹到显示面板上的某像素，此时显示面板的像素与小孔相机像面上的像素的映射关键性就得以建立；

步骤3：根据映射关系，计#出重建面上每个像素的值(rgb颜色值)。

本发明提供的光场成像系统的自由视点重建方法，其有益效果在于：传统方法中每个宏像素仅能够代表重建图像的一个像素，而本技术给出的方法中，每个宏像素能够解出的重建图像的像素数量要远大于1，从而为本技术给出的重建方法带来重建分辨率的提升。

附图说明

图1是自由视点重建的光学模型图；

图2是本发明的自由视点重建方法流程图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本实施例提出的光场成像系统的自由视点重建方法，微透镜阵列的焦距为f，放置在显示面板距离为g处，观察者位于微透镜阵列前方距离为i的某处，模拟相机拍摄(即观察者观察的过程)系统再现的三维像，得到重建结果。图中眼睛示意了重建的视点，即观察的位置不同，视点不同，从而可重建出的结果就是在该位置观察集成成像所重建出场景的结果。

重建过程可理解为：显示面板发出的光学经过透镜阵列的折射在微透镜阵列后方的空间中呈现出立体像，并被观察者(相机)捕获，完成自由视点重建。

为简化算法流程，加快重建速度，可以使用针孔相机作为观察者，模拟针孔相机对重建像进行拍摄。使用针孔相机作为观察者的优点在于：

可从为针孔相机成像面上的每个像素只接受一条光线的信息，无需进行积分处理，极大的加快了重建速度。针孔相机的景深无限大，不必考虑相机的对焦、景深等问题，减少了需要设置的参数。

本技术的自由视点重建方法的具体步驟为；

步骤1：设定重建参数，主要指显示面板、微透镜阵列和视点的相对位置以及微透镜的焦距和重建图像的分辨率；

步骤2：通过光线追迹计算重建面像素与单元图像中像素的映射关系(一对一的映射关系)，追迹过程为逆向追迹，追迹的光线是：从小孔相机小孔射向相机像面上像素的光线，经过逆向追迹直致追迹到显示面板上的某像素，此时显示面板的像素与小孔相机像面上的像素的映射关键性就得以建立；

步骤3：根据映射关系，计#出重建面上每个像素的值(rgb颜色值)。

其中，自由视点重建中映射关系的建立是通过光线追迹完成的，并且建立的是一对一的映射关系，方法流程框图如图2所示。

相比传统的自由视点重建，本技术的自由视点重建方法可极大地提高重建图像的分辨率。传统的自由视点重建方法中，重建图像的分辨率与光场图像的宏像元数量相同，对本文所用的光场图像进行重建，其分辨率只有69*45。使用本技术给出的自由视点重建方法，分辨率得到提升原因是：传统方法中每个宏像素仅能够代表重建图像的一个像素，而本技术给出的方法中，每个宏像素能够解出的重建图像的像素数量要远大于1，从而为本技术给出的重建方法带来重建分辨率的提升。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提出的光场成像系统的自由视点重建方法，涉及光场成像技术领域，具体步驟为；步骤1：设定重建参数，主要指显示面板、微透镜阵列和视点的相对位置以及微透镜的焦距和重建图像的分辨率；步骤2：通过光线追迹计算重建面像素与单元图像中像素的映射关系(一对一的映射关系)，追迹过程为逆向追迹，追迹的光线是：从小孔相机小孔射向相机像面上像素的光线，经过逆向追迹直致追迹到显示面板上的某像素，此时显示面板的像素与小孔相机像面上的像素的映射关键性就得以建立；步骤3：根据映射关系，计#出重建面上每个像素的值(RGB颜色值)。本发明的自由视点重建方法带来重建分辨率的提升。

技术研发人员：不公告发明人
受保护的技术使用者：上海盟云移软网络科技股份有限公司
技术研发日：2017.05.27
技术公布日：2019.01.18