基于EPI的光场拼接装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108133469A(43)申请公布日2018.06.08(21)申请号201711263793.6(22)申请日2017.12.05(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人王庆郭满堂周果清(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人顾潮琪(51)Int.Cl.G06T5/50(2006.01)G06T7/33(2017.01)G06T7/557(2017.01)G06F17/15(2006.01)G03B37/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称基于EPI的光场拼接装置及方法(57)摘要本发明提供了一种基于EPI的光场拼接装置及方法，将光场相机固定在电控平移台的台面上，且光场相机的镜头光轴与电控平移台导轨方向垂直；将电控平移台固定在光学平台的底板上，使电控平移台的导轨和光学平台底板平面平行或垂直；在计算机终端对运动控制器发出指令，控制光场相机在电控平移台导轨上平移；相机在平移运动的过程中采集光场，相邻光场经过注册和插值处理，渲染出比360°视场范围更大的光场。CN108133469ACN108133469A权利要求书1/1页1.一种基于EPI的光场拼接装置，包括光场相机、光学平台、电控平移台、运动控制器和计算机，其特征在于：所述的光场相机固定在电控平移台上，且光场相机的镜头光轴与电控平移台的导轨方向垂直；所述的电控平移台安装在光学平台上，电控平移台的导轨和光学平台平行或垂直；所述的计算机通过运动控制器控制光场相机在电控平移台导轨上平移。2.一种利用权利要求1所述装置的基于EPI的光场拼接方法，其特征在于包括下述步骤：1)在满足相邻光场所采集场景重叠度大于20％的条件下，设定电控平移台平移步进，光场相机平移间隔两次以上采集一次光场数据；2)提取每个光场数据的EPI图，运用SIFT算法对相邻两光场的EPI图求取匹配点，针对相邻两光场的每一对匹配点设定误差函数，注册过程中相邻光场的注册距离为T时第i对匹配点的误差函数Eregist(T,i)＝|k1(T,i)-k0(T,i)|+|k2(T,i)-k0(T,i)|，其中，k0(T,i)为相邻两光场的注册距离为T时EPI图中第i对匹配点所在直线的斜率；k1(T,i)、k2(T,i)为相邻两光场的注册距离为T时，EPI图中第i对匹配点对应EPI线的斜率；将每一相邻两光场的注册距离值下求取的所有的误差函数值求和得到一个总误差值，所有总误差值中的最小值对应的相邻两光场的注册距离为最佳注册距离Topt；根据光场相机双平面的几何关系求得插值区域的高度x＝Nview×d，其中Nview为插值区域在角度平面某一坐标方向上的视点个数，d为视差距离值；3)针对采集到的光场数据集合里的每一对相邻光场，对插值区域的每一个像素点设定误差函数其中D为相邻两光场的重聚焦视差值，EPI1(vi,Lj)、EPI2(vi,Lj)分别为左右两光场EPI中直线Lj上视点vi中的像素点值；设定相邻两光场重聚焦视差的取值范围为其中ks为左光场最左端像素点和右光场最右端像素点所在直线的斜率，km为左光场最右端像素点和右光场最左端像素点所在直线的斜率；设定重聚焦视差步长，使得光场中同一点的EPI线在变化前后的距离小于等于一个像素；在每一重聚焦视差值下对两光场进行重聚焦，并在当前光场重聚焦视差值下计算插值区域内每一个像素点的误差函数值，当像素点的当前误差函数值小于旧的误差函数值时，对当前像素点进行插值，并更新当前像素点的误差函数值；4)将采集到的所有光场数据的EPI图合成一张EPI图，并渲染出一幅宽视场图像。2CN108133469A说明书1/5页基于EPI的光场拼接装置及方法技术领域[0001]本发明涉及光场拼接领域，特别涉及一种光场注册与插值方法。背景技术[0002]目前在光场拼接领域内，JiangLi,KunZhou,YongWang,Heung-YeungShum在文献ANovelImage-BasedRenderingSystemWithALongitudinallyAlignedCameraArray中提供的方案是将多个相机捆绑在单个竖直轴上并整体旋转采集360°全景光场，但该方案难以保证相机物理位置保持在同一条竖直线上；C.Birklbauer,S.Opelt,O.Bimber在文献RenderingGigarayLightFields中采用光场相机绕竖直轴旋转的方式采集全景光场，并建立四维运动模型，通过将光场数据转化成焦距栈的方式，在频域下合成全景光场，最终将频域下的数据转化为空域下的全景光场数据，但该方法在遮挡边缘鲁棒性差；为改进在遮挡边缘光场拼接处