微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法及装置，其中，方法包括以下步骤：通过微透镜阵列的光场相机对均匀面光源进行成像，得到光场图像；选用邻插值法对光场图像进行上采样，将光场图像放大预设倍数，生成具有明显锯齿边缘的新光场图像；对新光场图像进行水平方向和竖直方向的灰度值求和，确定两个方向上和最大时的坐标值，以得到预估微透镜图像中心；根据预估微透镜图像中心，基于微透镜子图像圆内能量最大化得到当前中心位置，提取得到微透镜子图像几何中心及边缘。该方法针对利用微透镜成像的光场图像，可有效的确定几何中心的精确位置，且精确度可调，简单易实现。

Extraction method and device of geometric center and edge of micro transparent mirror image

【技术实现步骤摘要】
微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法及装置
本专利技术涉及光场图像数据分析
，特别涉及一种微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法及装置。
技术介绍
传统的成像方式可以记录光线的位置信息，但丢失了与场景深度、目标几何形态、场景遮挡关系等高度耦合的光线角度信息，光场成像的方式能获得图像的四维广场分布，解决了光线角度信息采集的问题。基于微透镜阵列的光场相机是比较常见的光场获取装置。在普通成像系统的一次像面上插入一个微透镜阵列，再将探测器耦合在微透镜焦面上，即构成了比较常见的光场相机成像系统。光场相机的微透镜阵列与探测器耦合示意图如图1所示，其中黑色方块表示探测器像元，黑色圆表示微透镜。如图2所示的光场图像，称图中的5×5个接近圆形的图案为微透镜子图像。在光场图像处理时，提取光场子孔径图像时需要确定微透镜子图像中心，由于一定的装配误差，微透镜几何中心不一定位于四个像元正中心，而是在正对像元的某个不确定位置上，这就为图像处理带来一定的麻烦。微透镜子图像几何中心及边缘提取的传统方法是质心法和边缘检测。传统的质心法是将原图基于某个阈值二值化，将图像分为背景和目标之后求目标的重心。传统的边缘检测方法是用导数来检测灰度值的不连续性，如Sobel算子、Roberts算子、Prewitt算子等。但由于微透镜子图像中像元数较少(此处为10×10)，导致相邻像元灰度值连续性较差，且实际应用中微透镜成像存在渐晕效应，每个微透镜的成像质量不均，导致了微透镜子图像边缘模糊，且相邻微透镜子图像存在不同程度的粘连，传统的二值化质心法和边缘检测法已不适用于此光场图像，有待解决。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法，该方法针对利用微透镜成像的光场图像，可有效的确定几何中心的精确位置，且精确度可调，简单易实现。本专利技术的另一个目的在于提出一种微透镜子图像几何中心及边缘的提取装置。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法，包括以下步骤：通过微透镜阵列的光场相机对均匀面光源进行成像，得到光场图像；选用邻插值法对所述光场图像进行上采样，将所述光场图像放大预设倍数，生成具有明显锯齿边缘的新光场图像；对所述新光场图像进行水平方向和竖直方向的灰度值求和，确定两个方向上和最大时的坐标值，以得到预估微透镜图像中心；根据所述预估微透镜图像中心，基于微透镜子图像圆内能量最大化得到当前中心位置，提取得到微透镜子图像几何中心及边缘。本专利技术实施例的微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法，基于微透镜子图像圆内能量最大来计算几何中心，由于计算中涉及图像的上采样，上采样过程中所用的放大倍数与最后结果的精度相关，在一定范围内放大倍率越大，精确度越高，且精度优于传统二值化质心法；并可解决相互粘连的微透镜子图像分离问题，且不需要像传统质心法那样人为的画界限，从而针对利用微透镜成像的光场图像，可有效的确定几何中心的精确位置，且精确度可调，简单易实现。另外，根据本专利技术上述实施例的微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，在得到所述光场图像之后，还包括：对所述光场图像进行矩阵化，其中，读取所述光场图像，得到灰度值矩阵，且矩阵的行数、列数分别为图像像素的行数、列数，所述矩阵中的值为相对应的图像像素的灰度值。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述新光场图像的计算公式为：Ana×nb(i,j)＝Ma×b(p,q)，其中，Ma×b为灰度值矩阵，p＝1,2,…,a，q＝1,2,…,b，a和b为正整数，na、nb分别为行数和列数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述对所述新光场图像进行水平方向和竖直方向的灰度值求和，确定两个方向上和最大时的坐标值，包括：将所述矩阵的行坐标相同的值相加，生成列矩阵，并且将所述矩阵的列坐标相同的值相加，生成行矩阵；获取所述列矩阵的最大值以取对应的行坐标，并且获取所述行矩阵的最大值以取对应的行坐标，以确定所述预估微透镜图像中心。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述提取得到微透镜子图像几何中心及边缘，包括：以所述预估微透镜图像中心为中心(s,t)，以预设半径在所述矩阵表示的图形中画圆，将圆内的灰度值相加，得值S，所述当中心(s,t)在{a-2n≤s≤a+2n,b-2n≤t≤b+2n}中遍历时，产生多个圆C，同时会产生多个值S，遍历顺序按照先从左到右，倒数第一行结束倒数第二行从左到右，直至遍历完成，取S最大时的中心的坐标(s,t)，认为此坐标即为实际几何中心坐标，以(s,t)为中心，5n像元单位为半径在图像中画圆，得到所述微透镜子图像几何边缘。为达到上述目的，本专利技术另一方面实施例提出了一种微透镜子图像几何中心及边缘的提取装置，包括：成像模块，用于通过微透镜阵列的光场相机对均匀面光源进行成像，得到光场图像；上采样模块，用于选用邻插值法对所述光场图像进行上采样，将所述光场图像放大预设倍数，生成具有明显锯齿边缘的新光场图像；预估模块，用于对所述新光场图像进行水平方向和竖直方向的灰度值求和，确定两个方向上和最大时的坐标值，以得到预估微透镜图像中心；提取模块，用于根据所述预估微透镜图像中心，基于微透镜子图像圆内能量最大化得到当前中心位置，提取得到微透镜子图像几何中心及边缘。本专利技术实施例的微透镜子图像几何中心及边缘的提取装置，基于微透镜子图像圆内能量最大来计算几何中心，由于计算中涉及图像的上采样，上采样过程中所用的放大倍数与最后结果的精度相关，在一定范围内放大倍率越大，精确度越高，且精度优于传统二值化质心法；并可解决相互粘连的微透镜子图像分离问题，且不需要像传统质心法那样人为的画界限，从而针对利用微透镜成像的光场图像，可有效的确定几何中心的精确位置，且精确度可调，简单易实现。另外，根据本专利技术上述实施例的微透镜子图像几何中心及边缘的提取装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：矩阵模块，用于在得到所述光场图像之后，对所述光场图像进行矩阵化，其中，读取所述光场图像，得到灰度值矩阵，且矩阵的行数、列数分别为图像像素的行数、列数，所述矩阵中的值为相对应的图像像素的灰度值。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述新光场图像的计算公式为：Ana×nb(i,j)＝Ma×b(p,q)，其中，Ma×b为灰度值矩阵，p＝1,2,…,a，q＝1,2,…,b，a和b为正整数，na、nb分别为行数和列数。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述预估模块进一步用于将所述矩阵的行坐标相同的值相加，生成列矩阵，并且将所述矩阵的列坐标相同的值相加，生成行矩阵；获取所述列矩阵的最大值以取对应的行坐标，并且获取所述行矩阵的最大值以取对应的行坐标，以确定所述预估微透镜图像中心。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述提取模块进一步用于以所述预估本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：/n通过微透镜阵列的光场相机对均匀面光源进行成像，得到光场图像；/n选用邻插值法对所述光场图像进行上采样，将所述光场图像放大预设倍数，生成具有明显锯齿边缘的新光场图像；/n对所述新光场图像进行水平方向和竖直方向的灰度值求和，确定两个方向上和最大时的坐标值，以得到预估微透镜图像中心；/n根据所述预估微透镜图像中心，基于微透镜子图像圆内能量最大化得到当前中心位置，提取得到微透镜子图像几何中心及边缘。/n

【技术特征摘要】
1.一种微透镜子图像几何中心及边缘的提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过微透镜阵列的光场相机对均匀面光源进行成像，得到光场图像；
选用邻插值法对所述光场图像进行上采样，将所述光场图像放大预设倍数，生成具有明显锯齿边缘的新光场图像；
对所述新光场图像进行水平方向和竖直方向的灰度值求和，确定两个方向上和最大时的坐标值，以得到预估微透镜图像中心；
根据所述预估微透镜图像中心，基于微透镜子图像圆内能量最大化得到当前中心位置，提取得到微透镜子图像几何中心及边缘。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在得到所述光场图像之后，还包括：
对所述光场图像进行矩阵化，其中，读取所述光场图像，得到灰度值矩阵，且矩阵的行数、列数分别为图像像素的行数、列数，所述矩阵中的值为相对应的图像像素的灰度值。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述新光场图像的计算公式为：
Ana×nb(i，j)＝Ma×b(p，q)，
其中，Ma×b为灰度值矩阵，p＝1，2，...，a，q＝1，2，...，b，a和b为正整数，na、nb分别为行数和列数。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述新光场图像进行水平方向和竖直方向的灰度值求和，确定两个方向上和最大时的坐标值，包括：
将所述矩阵的行坐标相同的值相加，生成列矩阵，并且将所述矩阵的列坐标相同的值相加，生成行矩阵；
获取所述列矩阵的最大值以取对应的行坐标，并且获取所述行矩阵的最大值以取对应的行坐标，以确定所述预估微透镜图像中心。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述提取得到微透镜子图像几何中心及边缘，包括：
以所述预估微透镜图像中心为中心(s，t)，以预设半径在所述矩阵表示的图形中画圆，将圆内的灰度值相加，得值S，所述当中心(s，t)在{a-2n≤s≤a+2n，b-2n≤t≤b+2n中遍历时，产生多个圆C，同时会产生多个值S，遍历顺序按照先从左到右，倒数第一行结束倒数第二行从左到右，直至遍历完成，取S最大时的中心的坐标(s，t)，认为此坐标即为实际几何中心坐标，以(s，t)为中心，5n像元单位为半径在图像中画圆，得到所述微透镜子...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁艳，苏丽娟，赵子贺，王继超，朱聪慧，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11