基于微透镜阵列的光场成像技术研究

基于微透镜阵列的光场成像技术研究

论文摘要

传统成像只能记录二维信息,光场成像技术是对获得的光场数据进行计算处理,恢复三维世界的视觉信息,弥补了传统成像的不足。进入二十一世纪以来,光场成像技术取得了很大的进展。光场成像技术是以全光函数作为研究的理论基础,提取目标物体光线的位置和方向信息,实现数字重聚焦、目标物体三维信息重构和目标物体的深度重建等。基于微透镜阵列的光场成像技术,把微透镜阵列作为光场调制器件加入传统成像系统中,使光场成像设备趋于便携化、集成化,可移植性增强,而且目前微透镜的制作工艺已经趋于成熟,制作出来的微透镜阵列精度越来越高,光场成像的效果越来越好,光场成像技术已经广泛应用于多个研究领域。本文首先在理论上对基于微透镜阵列的光场成像技术进行了分析与探讨,对光场的采集、光场的处理做了深入地研究,为后续的仿真与实验研究打下了理论基础。结合两代光场相机,对基于微透镜阵列的光场成像算法原理做了剖析。同时,本文提出了一种基于3ds Max的微透镜光场采集方法,利用3ds Max建立了三维目标模型,通过建立虚拟的微透镜阵列,实现微透镜光场图像的无串扰、高分辨、快速获取,为光场成像技术的研究提供了一种高效率的仿真手段。并对采集的图像进行处理,实现不同视角图像的重构。然后,对微透镜阵列的制备技术做了研究分析,根据仿真与后续实验的参数要求,利用光刻技术制备了符合要求的微透镜阵列,并利用图形转移技术将光刻胶上不稳定的微透镜阵列结构转移到石英材料上稳定的微透镜阵列结构。根据3ds Max的仿真模型,利用已经制备完成的微透镜阵列,搭建了基于微透镜阵列的光场成像实验系统,利用搭建的光场成像实验系统采集光场图像,并根据在3ds Max软件仿真模型中的图像处理算法在Matlab软件中编写程序对采集的光场图像进行处理,同样实现了光场图像重构,验证了仿真结果的正确性。最后,对全文的内容进行了总结,并对后续的研究工作做了展望。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究工作的背景与意义
  •   1.2 光场的概念与表示
  •   1.3 光场成像技术研究现状
  •     1.3.1 多相机光场采集
  •     1.3.2 单相机光场采集
  •   1.4 光场成像技术的发展趋势
  •   1.5 论文的主要研究内容与组织架构
  • 第二章 基于微透镜阵列的光场成像技术原理
  •   2.1 光场的参数化表示
  •   2.2 光场的采集
  •     2.2.1 基于针孔阵列的光场采集
  •     2.2.2 基于微透镜阵列的光场采集
  •     2.2.3 基于掩模及其他方式的光场采集
  •   2.3 光场的处理
  •     2.3.1 视角变换
  •     2.3.2 数字对焦与变焦
  •       2.3.2.1 数字对焦
  •       2.3.2.2 数字变焦
  •   2.4 光场成像原理
  •   2.5 基于微透镜阵列的光场算法原理
  •     2.5.1 第一代光场相机算法原理
  •     2.5.2 第二代光场相机算法原理
  •     2.5.3 第一代光场相机和第二代光场相机的比较
  •   2.6 本章小结
  • 第三章 基于3ds Max的微透镜光场采集技术及图像重构
  •   3.1 基于3ds Max的微透镜光场采集原理
  •   3.2 仿真软件3ds Max
  •     3.2.1 3ds Max软件介绍
  •     3.2.2 3ds Max软件使用
  •   3.3 基于微透镜阵列的光场重构仿真
  •     3.3.1 算法原理
  •     3.3.2 仿真模型建立
  •     3.3.3 仿真结果处理
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 微透镜阵列的制备及光场成像实验研究
  •   4.1 微透镜阵列概述
  •   4.2 微透镜阵列的制备方法
  •     4.2.1 光敏玻璃热成型法
  •     4.2.2 飞秒激光酸刻蚀法
  •     4.2.3 离子交换法
  •     4.2.4 光刻胶热熔法
  •   4.3 微透镜阵列的制备实验
  •     4.3.1 微透镜阵列的设计
  •     4.3.2 光刻技术
  •       4.3.2.1 基片前期处理
  •       4.3.2.2 涂胶
  •       4.3.2.3 前烘
  •       4.3.2.4 曝光
  •       4.3.2.5 后烘
  •       4.3.2.6 显影
  •     4.3.3 图形转移技术
  •       4.3.3.1 离子刻蚀
  •       4.3.3.2 反应离子刻蚀
  •   4.4 基于微透镜阵列的光场重构实验
  •   4.5 基于光场成像的的距离测量
  •   4.6 本章小结
  • 第五章 全文总结与展望
  •   5.1 全文总结
  •   5.2 本文今后的研究工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻硕期间的研究成果
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 许春涛

    导师: 付永启

    关键词: 光场成像,微透镜阵列,光场相机

    来源: 电子科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

    单位: 电子科技大学

    分类号: TP391.41;O439

    总页数: 71

    文件大小: 4121K

    下载量: 343

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