計算攝像中多視場光場高精度成像方法研究

《計算攝像中多視場光場高精度成像方法研究》是依託清華大學，由王興政擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：計算攝像中多視場光場高精度成像方法研究
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：王興政
• 項目類別：面上項目

項目摘要

光場研究，作為計算攝像學的核心研究領域，在航天、軍事、醫療、教育、影視、公共安全等領域有著廣泛的套用。針對現有光場成像技術面臨的視場單一、建模精度不高、成像解析度低下等問題，本項目著眼於計算攝像學中多視場光場高精度成像這一熱點問題展開。提出多棱面環形反射鏡＋微透鏡陣列進行多視場光場採集的成像方法，通過對光路和光學元件進行最佳化設計，實現高質量的多視場光場採集；同時，基於多視場光場採集原理，建立目標景物深度估計的計算模型，提出完整的多視場深度信息提取方案，並基於深度信息，開展數字重聚焦算法和對象三維建模的研究。最後，提出基於傅立葉切片理論的光場超解析度方法，解決光場成像空間-角度解析度之間的矛盾，實現高精度的光場圖像重建，從而提高了對成像目標的重建精度，對多維景物的採集、重構和內容生成機理等方面的研究也起到重要的作用。

結題摘要

針對現有光場成像技術面臨的視場單一、建模精度不高、成像解析度低下等問題，本項目著眼於計算攝像學中多視場光場高精度成像、高精度光場採集、光場圖像分析處理及光場圖像套用展開，項目開展了多視場光場採集系統設計及其原型系統搭建工作，並針對性的進行小型化、移動化系統設計，進而搭建了基於手機成像的多視場光場成像系統。項目針對多視場解耦光場重聚焦方法開展研究，實現了圖像的重構恢復，解耦得到多視場的超分辨光場圖像；項目提出了一種新的針對光場的場景深度估計方法，該方法不需要事先根據經驗計算深度估計值的置信度，大大提高了深度估計的準確度。項目開展光場混合系統圖像超分辨方法研究，將空域單幅高分辨圖像與光場圖像相結合，從而得到高解析度的光場圖像，實現了圖像的超分辨。在光場圖像分析方面，項目開展了面向光場套用的基於穩定點視差傳播的立體匹配方法，以及基於相似性計算的光場圖像非局部均值去噪算法研究。所提出的基於穩定點視差傳播的立體匹配方法，一方面由於減少了匹配點的個數，提升了立體匹配速度，另一方面，提高了匹配點的穩定性，從而提高了匹配精度。所提出的的基於相似性計算的非局部均值去噪算法模型，能有效去除光場圖像獲取中產生的噪音，實現光場圖像的高質量獲取。在光場圖像的套用方面，主要是開展了基於光場圖像的顯著性檢測以及利用光場圖像進行高光圖像修複方法的研究。我們利用利用光場圖像的景深較大，並且具有豐富的聚焦度信息、深度信息和物體完整度信息的特點，將背景準確地檢測並分離出來，顯著性檢測更為精確； 此外，基於光場的高光圖像修複方法。利用聯合散焦和立體視點匹配進行光場圖像深度估計，進而去除鏡面反射高光分量，該方法檢測去除精度高，速度較快，取得目前最好的結果。