CN102821295B - 一种会聚式集成成像拍摄方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种会聚式集成成像拍摄方法，根据不同透镜元在微透镜阵列中的不同位置设置其拍摄视角，实现会聚式的集成成像拍摄，获取会聚式微图像阵列，使之与会聚式集成成像显示相对应，完成无畸变的会聚式集成成像显示。
Description
技术领域
本发明涉及集成成像技术，特别涉及一种会聚式集成成像拍摄方法。
背景技术
集成成像技术分拍摄和显示两个过程，拍摄过程利用微透镜阵列获取三维场景的立体信息，获得微图像阵列，显示过程中，将微透镜阵列与微图像阵列精密耦合，全真地重建出三维场景的立体图像。
常规集成成像显示装置中图像元和透镜元的节距是相同的，以垂直方向为例，其立体视区和串扰区的分布如附图1所示，浅灰色区域为立体视区，深灰色区域为串扰区。立体视区小和串扰区大一直是限制集成成像技术发展的一个重要因素。增大图像元节距的方法可以增大立体视区且减小串扰区，如附图2所示，增大节距后的微图像阵列称为会聚式微图像阵列，图像元的节距增大为p′=p×( L+f) / L，其中p表示增大前图像元的节距，L表示设定的最佳观看距离，f表示透镜元焦距。这样所有图像元通过其对应透镜元的观看视角在最佳观看距离L处都向中心会聚，因此会聚式集成成像显示的观看视角达到单个图像元的观看视角θ′=2×arctan[p′/(2×f )]。会聚式集成成像显示只是简单的增大图像元节距以增大立体观看视角，这样，常规的集成成像拍摄过程就与会聚式的集成成像显示过程不再对应，因此重建的立体图像会产生严重的畸变。
发明内容
本发明提出一种会聚式集成成像拍摄方法，如附图3所示，根据不同透镜元在微透镜阵列中的不同位置设置其拍摄视角，实现会聚式的集成成像拍摄，获取会聚式微图像阵列，使之与会聚式集成成像显示相对应，完成无畸变的会聚式集成成像显示。
所述根据不同透镜元在微透镜阵列中的不同位置设置其拍摄视角，如附图4和附图5所示。附图4为微透镜阵列中第m列第n行的透镜元I m,n 在垂直方向上的拍摄视角示意图，它由上拍摄视角θ up m,n 和下拍摄视角θ down m,n 组成。附图5为微透镜阵列中透镜元I m,n 在水平方向上的拍摄视角示意图，它由左拍摄视角θ left m,n 和右拍摄视角θ right m,n 组成。因此透镜元I m,n 的拍摄视角由θ up m,n ，θ down m,n ，θ left m,n 和θ right m,n 组成，它们分别由下式计算得出：
其中p′表示会聚式微图像阵列中图像元的节距，f表示微透镜阵列的焦距，N表示微透镜阵列包含的透镜元行数，M表示微透镜阵列包含的透镜元列数，L表示设置的最佳观看距离。会聚式集成成像拍摄中，透镜元I m,n 的上、下、左、右拍摄视角界定了该透镜元的拍摄角度范围，超出该范围的图像信息去除，以避免相邻图像元间的串扰。
根据不同透镜元在微透镜阵列中的不同位置设置其拍摄视角，是为了将所有图像元通过其对应透镜元的拍摄视角都向中心透镜元的拍摄视角会聚，这样就实现了会聚式的集成成像拍摄。
会聚式的集成成像拍摄与会聚式的集成成像显示互为逆过程，根据光路可逆原理，会聚式集成成像拍摄获取的会聚式微图像阵列，在会聚式集成成像显示时能重建出无畸变的立体图像。
四、附图说明
附图1为常规集成成像显示的立体视区和串扰区分布示意图
附图2为会聚式集成成像显示的立体视区和串扰区分布示意图
附图3为会聚式集成成像拍摄的原理示意图
附图4为透镜元I m,n 在垂直方向上的拍摄视角示意图
附图5为透镜元I m,n 在水平方向上的拍摄视角示意图
上述附图中的图示标号为：
1微图像阵列，2微透镜阵列，3常规集成成像显示的立体视区，4常规集成成像显示的串扰区，5常规集成成像显示在垂直方向上的立体观看视角，6会聚式微图像阵列，7会聚式集成成像显示的立体视区，8会聚式集成成像显示的串扰区，9会聚式集成成像显示在垂直方向上的立体观看视角θ′，10微透镜阵列中第m列n行的透镜元I m,n ，11会聚式微图像阵列中第m列n行的图像元，12透镜元I m,n 的拍摄视角，13所有透镜元拍摄视角的上会聚点，14所有透镜元拍摄视角的下会聚点，15透镜元I m,n 的光轴，16透镜元I m,n 的上拍摄视角θ up m,n ，17透镜元I m,n 的下拍摄视角θ down m,n ，18透镜元I m,n 的左拍摄视角θ left m,n ，19透镜元I m,n 的右拍摄视角θ right m,n 。
应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。
五、具体实施方式
下面详细说明本发明的一种无畸变的会聚式集成成像拍摄方法的一个典型实施例，对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
会聚式集成成像拍摄的参数设置如下：会聚式微图像阵列和微透镜阵列分别包括120×90个图像元和透镜元，即120列个图像元和透镜元，90行个图像元和透镜元，透镜元的节距和焦距分别为p=1.27mm和f=3mm，最佳观看距离为L=1000mm，图像元节距增大为p′=p×( L+f) / L=1.2738mm。
根据不同透镜元在微透镜阵列中的不同位置设置其拍摄视角，如附图4和附图5所示，附图4为微透镜阵列中第m列第n行的透镜元I m,n 在垂直方向上的拍摄视角示意图，它由上拍摄视角θ up m,n 和下拍摄视角θ down m,n 组成，附图5为微透镜阵列中透镜元I m,n 的在水平方向上的拍摄视角示意图，它由左拍摄视角θ left m,n 和右拍摄视角θ right m,n 组成。因此透镜元I m,n 的拍摄视角由θ up m,n ，θ down m,n ，θ left m,n 和θ right m,n 组成，它们分别由下式计算得出：
其中p′表示会聚式微图像阵列中图像元的节距，f表示微透镜阵列的焦距，N表示微透镜阵列包含的透镜元行数，M表示微透镜阵列包含的透镜元列数，L表示设置的最佳观看距离。会聚式集成成像拍摄中，透镜元I m,n 的上、下、左、右拍摄视角界定了该透镜元的拍摄角度范围，超出该范围的图像信息去除，以避免相邻图像元间的串扰。
根据公式（1）、（2）、（3）、（4）的计算，举例第2行第5列透镜元的拍摄视角由上、下、左、右拍摄视角组成，它们分别为8.9520°、14.9532°、15.7675°和8.0955°，第10行第20列透镜元的拍摄视角也由上、下、左、右拍摄视角组成，它们分别为9.5209°、14.4068°、14.7486°和9.1656°。
根据不同透镜元在微透镜阵列中的不同位置设置其拍摄视角，是为了将所有图像元通过其对应透镜元的拍摄视角都向中心透镜元的拍摄视角会聚，这样就实现了会聚式的集成成像拍摄。
会聚式的集成成像拍摄与会聚式的集成成像显示互为逆过程，根据光路可逆原理，会聚式集成成像拍摄获得的会聚式微图像阵列，在会聚式集成成像显示时能重建出无畸变的立体图像。
Claims (2)
1.一种会聚式集成成像拍摄方法，其特征在于，该方法根据不同透镜元在微透镜阵列中的不同位置设置其拍摄视角，实现会聚式的集成成像拍摄，获取会聚式微图像阵列，使之与会聚式集成成像显示相对应，完成无畸变的会聚式集成成像显示。
2.根据权利要求1所述的一种会聚式集成成像拍摄方法，其特征在于，微透镜阵列中第m列第n行的透镜元I m,n 在垂直方向上的拍摄视角由上拍摄视角θ up m,n 和下拍摄视角θ down m,n 组成，在水平方向上的拍摄视角由左拍摄视角θ left m,n 和右拍摄视角θ right m,n 组成，它们的计算公式为， 其中p′表示会聚式微图像阵列中图像元的节距，f表示微透镜阵列的焦距，N表示微透镜阵列包含的透镜元行数，M表示微透镜阵列包含的透镜元列数，L表示设置的最佳观看距离，θ up m,n ，θ down m,n ，θ left m,n 和θ right m,n 界定了透镜元I m,n 的拍摄角度范围，超出该范围的图像信息去除，以避免相邻图像元间的串扰。
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| 袁小聪等.基于相机阵列获取元素图像的集成成像抗串扰参数设计.《光学 精密工程》.2011,第19卷(第9期),说明书第2051页第2栏第2段第1-3行，图2，说明书第2051页第1栏第2段第15-18行. |
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