基于光场成像数字重聚焦过程的性能分析

doi:10.16182/j.issn1004731x.joss.201711037

系统仿真学报 ›› 2017, Vol. 29 ›› Issue (11): 2875-2881.doi: 10.16182/j.issn1004731x.joss.201711037

基于光场成像数字重聚焦过程的性能分析

尤素萍^1,2, 卢昱丞², 张薇¹, 杨波¹

1.上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海 200093;
2.杭州电子科技大学理学院,浙江杭州 310018

收稿日期:2016-05-30 发布日期:2020-06-05
第一作者简介:尤素萍(1978-),女,江西玉山,博士生,高级实验师,研究方向为光学,光场成像等。
基金资助:
国家自然科学基金(61205015),浙江省自然科学基金(LQ16F050003),浙江省教育厅科研项目(Y201430970)

Performance Analysis of Digital Refocusing Process Based on Light Field Imaging

You Suping^1,2, LuYucheng², ZhangWei¹, YangBo¹

1. School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093;
2. School of Science, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou,Zhejiang 310018

Received:2016-05-30 Published:2020-06-05

摘要/Abstract

摘要： 数字重聚焦是光场成像的一个重要特性,其性能的分析对光场成像研究具有重要的参考价值。本文基于微透镜阵列型光场成像时域与频域的两种不同重聚焦算法进行推导,分析了数字重聚焦算法中不同域、插值方法、采样半径对图像像质和计算运行速度的影响,得到在图像像质和处理速度之间的最佳值,实验结果表明利用该方案都能在较快的处理速度下实现较好的图像像质。

关键词: 光场成像, 数字重聚焦, 微透镜阵列, 光场相机

Abstract: Digital refocusing is one of the important properties of light field imaging, and the analysis of its performance has important reference value for the study of light field imaging. In this paper,two different digital refocusing algorithms based on the microlens array light field camera (LFC) in spatial and frequency domain are presented. We study the influences of different domains, interpolation methods and sample radius in digital refocusing algorithm on image quality and computation speed. And we yield a tradeoff between image quality and time consumption in two domains. Experiment results suggest that the two algorithms can achieve digital refocusing with fine image quality and less time consumption.

Key words: light field imaging, digital refocusing, micolens array, light field camera

中图分类号:

TP391.9

尤素萍,卢昱丞,张薇等 . 基于光场成像数字重聚焦过程的性能分析[J]. 系统仿真学报, 2017, 29(11): 2875-2881.

You Suping,LuYucheng,ZhangWei,et al . Performance Analysis of Digital Refocusing Process Based on Light Field Imaging[J]. Journal of System Simulation, 2017, 29(11): 2875-2881.

参考文献

[1] Adelson E H, Bergen J R.The plenoptic function and the elements of early vision[M]. Computation models of visual processing(S0262121557),1991:3-20.
[2] Adelson E H, Wang J Y A. Single lens stereo with a plenoptic camera[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (S0162-8828), 1992, 14(2): 99-106.
[3] Levoy M, Hanrahan P.Light field rendering[C]//Proc SIGGRAPH. New York:ACM Press, 1996: 31-42.
[4] Ng R, Levoy M, Bredif Ma, et al.Light Field Photography with a Hand-held Plenoptic Camera[R]. Stanford Tech Report CTSR, 2005.
[5] Levoy M, Ng R, Adams A.Light field microscopy[C]//Proc SIGGRAPH. New York: ACM Press,2006, 25(3):924-934.
[6] Hahne C, Aggoun A, Haxha S, et al.Light field geometry of a standard plenoptic camera[J]. Optics express (S1094-4087), 2014, 22: 26659-26673.
[7] Dansereau D G, Bongiorno D L, Pizarro O, et al.Light field image denoising using a linear 4D frequency- hyperfan all-in-focus filter[C]//Proceedings of the SPIE Conference on Computational Imaging (SPIE'13). 2013, 8657.
[8] Nava F P, Marichal-Hernández J G, Rodríguez-Ramos J M. The discrete focal stack transform[C]//Proceedings of Eusipco. 2008, 8: 25-106.
[9] Georgiev T G, Lumsdaine A, Goma S.High dynamic range image capture with plenoptic 2.0 camera[C]//Signal recovery and synthesis. Optical Society of America, 2009: SWA7P.
[10] Chen C C, Lu Y C, Su M S.Light field based digital refocusing using a DSLR camera with a pinhole array mask[C]//Speech and Signal Processing (ICASSP), 2010 IEEE International Conference on Acoustics,IEEE, 2010.
[11] Veeraraghavan A, Raskar R, Agrawal A, et al. Dappled photography: Mask enhanced cameras for heterodyned light fields and coded aperture refocusing[J]. ACM Trans. Graph.(S0730-0301), 2007, 26(3): 69.155-164.
[12] 聂云峰, 相里斌, 周志良. 光场成像技术进展[J]. 中国科学院研究生院学报, 2011, 28(5): 563-572.
NIE Yun-Feng, XIANG LI Bin, ZHOU Zhi-Liang.Advances in light field photography technique[J].Journal of graduate university of Chinese academy of sciences, 2011, 28(5): 563-572.
[13] 杨凡, 袁艳, 周志良. 光场相机成像质量评价方法研究[J]. 现代电子技术, 2011, 34(6): 4-6.
YANG Fan, YUAN Yan, ZHOU Zhi-liang.Study on imaging quality evaluation of light field camera[J]. Modern electronics technique, 2011, 34(6): 4-6.
[14] 袁艳, 周宇, 胡煌华. 光场相机中微透镜阵列与探测器配准误差分析[J]. 光子学报, 2010, 39(1):123-126.
YUAN Yan, ZHOU Yu, HU Huang-hua.Registration error analysis for microlens array and photosonser in light field camera[J]. Actaphotonica sinica, 2010, 39(1): 123-126.
[15] 常雷, 袁艳, 张修宝, 等. 基于掩膜的光场成像仿真及采样研究[J]. 光子学报, 2010,39(6): 1104-1110.
GHANG Lei, YUAN Yan, ZHANG Xiu-bao, et al.Research on sampling and computer simulation of mask-based light field photography[J]. Acta photonica sinica, 2010, 39(6): 1104-1110.
[16] 张旭, 李晨.微透镜阵列式光场成像模型及其标定方法[J]. 光学学报, 2014, 34(12): 1-13.
ZHANGXu, LI Chen.Calibration and imaging model of light field camera with microlens array[J]. Acta optica sinca, 2014, 34(12): 1-13.
[17] 赵于平, 金熙, 赵松年.光场成像中的景深扩展方法与信息处理[J].现代电子技术, 2016,39(4):102-107.
ZHAO Yuping, JINXi, ZHAOSongnian.Scene depth extension method and information processing in light field imaging[J]. Modern electronics technique, 2016, 39(4): 102-107.
[18] 胡良梅, 姬长动, 张旭东, 等. 聚焦性检测与彩色信息引导的光场图像深度提取[J]. 中国图象图形学报, 2016, 21(2): 155-164.
HU Liangmei, JI Changdong, ZHANG Xudong, et al.Color-guided depth map extraction from light field based on focusness detection[J]. Journal of image and Graphics, 2016, 21(2): 155-164.

基于光场成像数字重聚焦过程的性能分析

Performance Analysis of Digital Refocusing Process Based on Light Field Imaging

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	黄涛, 张智, 丁玉杰, 陈艳波, 王晶, 张文倩. 考虑动态频率安全与N-k故障的鲁棒应急调度方法[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 2981-2993.
[2]	张润昭, 陈艳波, 黄涛, 田昊欣, 强涂奔, 张智. 基于异构负荷特征解析预测的虚拟电厂调度方法[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 2994-3006.
[3]	于祥星, 赵艳东, 张宝琳. 基于电涡流NES的海上风机塔架振动控制[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 3007-3017.
[4]	李斌, 王于绰. 基于多策略融合的光伏系统故障诊断方法[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 3018-3032.
[5]	李孝斌, 胡冰, 尹超, 李波, 马军. 基于时空图卷积的汽车配件供应链需求预测与仿真分析[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 3060-3074.
[6]	彭艺, 雷云揆, 杨青青, 李辉, 王健明. 改进PID搜索算法的山地环境无人机路径规划[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 3075-3086.
[7]	陈逸, 邱思航, 朱正秋, 季雅泰, 赵勇, 鞠儒生. 基于启发式的人-大模型协作寻源方法[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 3112-3127.
[8]	索婧怡, 卢柏宏, 屈澈. 影视LED光源光强分布测定及其在游戏引擎中的仿真研究[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 3140-3151.
[9]	龚建兴, 胡海, 任海慧, 吴瑞祥. 面向虚实结合的军事训练系统互操作模型与运用[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 3161-3175.
[10]	徐智霞, 王蕊, 孙楠, 何兵, 沈晓卫, 朱晓菲. 基于改进遗传算法的协同干扰资源分配问题研究[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 3176-3189.
[11]	刘翔, 金乾坤. 基于PAC-Bayes的多目标强化学习A2C算法研究[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(12): 3212-3223.
[12]	杨兰英, 李超, 邹海锋, 万江涛, 张仁强, 刘惠, 卢宏. 基于改进蚁群算法与A*算法相融合的机器人路径规划优化[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(11): 2956-2965.
[13]	苏筱婷, 张小威, 田义, 李奇, 王帅豪. 星光导航动态仿真场景时序设计方法研究[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(11): 2946-2955.
[14]	张志利, 刘瑾, 周召发, 梁哲, 张云昊. 基于ISCSO-BP神经网络模型的光纤陀螺温度补偿技术研究[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(11): 2904-2917.
[15]	陈际同, 周佳加, 吴迪, 江海龙. 基于TD3-RRT的特殊环境下USV路径规划算法研究[J]. 系统仿真学报, 2025, 37(11): 2888-2903.