文档介绍：摘要
近年来,三维成像与显示技术受到越来越多的关注⃞由于具有完整的视差, 连续的视点⃝无需任何观察眼镜和特殊光照,基于微透镜阵列的集成成像脱颖而出,逐渐发展成为最具潜力和前景的自动立体显示技术⃞本论文围绕基于微透镜阵列的集成成像和光场成像开展研究工作⃞通过分析和利用透镜阵列采集的图像阵列的视差信息,提出并实现了深度提取线性插值增强方法,无网格噪音的深度切片重建方法和多视点重建方法⃞除此之外,还实现了光场照相机点扩散函数的精确模拟,为光场照相机的性能研究奠定基础⃞
本论文的主要研究内容和成果如下: 1⃝提出了深度提取精密度和深度提取正确度两个评估量,量化地证明了线
性插值对集成成像互相关视差匹配深度提取方法的增强作用⃞集成成像的应用常常受到单元图像低分辨率的限制⃞无需额外的光学元件和硬件移动,采用线性插
值将单元图像像素个数增加一倍,深度提取精密度提升了 20%,深度提取正确度
提升了 15%⃞集成成像还可以同时实现三维场景的重建和深度的提取⃞这是其他深度提取技术所不具备的特点⃞利用增强方法提取的深度信息辅助三维场景的重
建,使重建图像更为清晰⃞基于集成成像的深度提取可应用于三维场景的背景去
除⃞
2⃝提出了一种无网格噪音的计算集成成像重建方法⃞网格噪音是由于单元图像之间的非均匀叠加造成的⃞重建图像光强归一化是通过计算所有逆向投影的
单元图像的光强加权平均值实现的⃞在传统的计算集成成像重建方法中,由于权重形式的缺陷,造成了较为严重的网格噪音和冗长的计算时间⃞在本论文的研究
工作中,采用了高斯函数形式的权重⃞即单元图像边缘部分重叠次数较多的部分
具较小的权重,从而在任意重建深度,使造成网格噪音的单元图像非均匀叠加得到较好的补偿⃞而且高斯函数形式的权重可以缩短传统计算集成成像重建方法中
冗长的权重计算,使计算效率提升 4%左右⃞利用这种方法实现的重建图像质量
增强利于实现基于集成成像的三维可视化和识别⃞ 3⃝根据针孔阵列模型和光线光学理论,仿照人眼观察集成成像显示系统的
原理,提出并实现了搜索式的多视点计算集成成像重建方法⃞该方法中,通过推
导不同单元图像中对应像素的空间几何关系,依次从相邻单元图像中,把中心单元图像缺失的图像信息提取出来并拼接在一起⃞即使单元透镜个数较少时,也能
获得完整图像信息的视点图像,视图分辨率不受单元透镜个数的限制⃞
4⃝研究了光场照相机记录三维场景信息的原理⃝系统结构和点扩散函数⃞研究表明光场照相机点扩散函数的两个特征量——光斑中心位置和直径对光场
照相机的重建图像质量和三维信息的精度产生影响⃞本文实现了光场照相机点扩
散函数的精确模拟⃞提出了精确模拟需要满足的判据条件⃞该条件确保了模拟结果与理论计算结果相吻合⃞
本论文的主要创新点如下: 1⃝提出并实现了一种具有高斯权重的计算集成成像重建方法⃞实现了任意
重建深度下,无网格噪音的三维场景深度切片重建⃞而且,简洁的高斯权重形式
是计算效率提升了 4%左右⃞ 2⃝提出并实现了集成成像深度提取的线性插值增强方法⃞通过定义两个评
估量从结果的整体分布和整体偏差两个方面,量化地证明了线性插值对集成成像
深度提取的增强作用⃞深度提取精密度提升了 20%,深度提取正确度提升了 15%⃞ 3⃝提出并实现了一种搜索式的多视点计算集成成像重建算法⃞不同于传统
视图产生方法,该方法获得的视点图像分辨率不受单元透镜个数的限制⃞
4⃝提出了精确模拟光场照相机点扩散函数的量化条件并实现了点扩散函数的精确模拟⃞为光场照相机的性能研究奠定基础⃞
关键词:集成成像;光场;透镜阵列;计算集成重建;深度提取
ABSTRACT
Recent years, three dimensional imaging and display techniques attract more and more attention. Due to it provides the continuous viewpoints, two-direction disparity and does not require the use of special glasses and special illumination; integral imaging es the most promising autostereoscopic display. This dissertation centers on the study of integral imaging and light field imaging based on microlens array. By analyzing and utilizing the disparity in eleme