1. 研究目的与意义
传统的光学成像只能捕获到光，辐射在二维平面上的投影强度，而丢失了其他维度的光学信息。这一信息维度的缺失导致光学成像在原理与应用上都存在不可调和的问题。光场成像作为一种计算成像的方法，利用现代信息处理技术的优势，不仅克服了传统成像在原理上的某些局限性，同时也降低了成像能力对于物理器件性能的依赖性。光场相机通过在成像平面前加入微透镜阵列，记录了四维光场信息。为了方便光场数据的后续分析与处理，有必要对相机传感器上记录的原始数据进行解码，提取出子孔径图像。但是由于传感器装配等方面的原因，在成像平面上的源图像会存在错位等问题，影响子孔径图像的性能，进而影响后续的操作，因此有必要对光场子孔径图像的解码问题进行深入研究。
2. 课题关键问题和重难点
课题关键问题：1、光场原始图片的倾斜校正及微透镜中心标定。2、光场图像的去渐晕处理及色彩校正。3、光场子孔径图像的提取。4、对MATLAB这一软件工具的熟练使用。5、用MATLAB语言实现基于光场子孔径图像解码相关程序的编写。 课题难点：1、光场问题作为现在的研究热点，它的基本原理和相关的性质比较难以掌握。2、光场子孔径图像的解码研究的性质众多，公式多且杂，难以理解，在使用上更有不小的难度。3、MATLAB软件虽然是一个很好的仿真软件，但是其函数众多，在灵活的使用方面比较吃力。4、基于光场子图像解码研究方法不唯一，需要在很好的理解其成像原理和熟练掌握MATLAB语言的基础上才可以做到用不同的方法实现之。
3. 国内外研究现状（文献综述）
光场相机通过在成像平面前加入微透镜阵列，记录了四维光场信息。为了方便光场数据的后续分析与处理，有必要对相机传感器上记录的原始数据进行解码，提取出子孔径图像。但是由于传感器装配等方面的原因，在成像平面上的源图像会存在错位等问题，影响子孔径图像的性能，进而影响后续的操作，因此有必要对光场子孔径图像的解码问题进行深入研究。论文可以仿照双目立体视觉的立体匹配算法进行设计。双目视觉是模仿人类的双目功能对同一景物从两个不同的角度进行观察,然后对不同角度下获取的图像根据几何成像的原理得出图像之间的视差,从而还原景物的三维信息。即运用两个摄像机对同一景物从不同位置成像,进而从视差中恢复深度信息。立体匹配就是搜索图像对在成像过程中的同名点并获取图像偏差的过程,是三维重建的核心技术,是立体视觉的重点研究内容,同时也是难点之一。 图像预处理是双目立体匹配算法得以实现的基础,本文在VC平台上采用最优算法对图像对进行了灰度转换、平滑以及锐化等预处理以便为立体匹配打下坚实的基础。 在立体匹配算法的研究中,课题研究并改进了区域匹配算法和特征匹配算法。课题中对固定窗口区域匹配算法窗口的问题进行改进,提出了基于视差梯度的区域匹配算法。此算法引入一种新的相似性测度函数代替传统的SAD函数,在视差梯度理论的基础上对不同的区域采用大小不同的窗口进行匹配,这样能够减少搜索范围以及降低误匹配率。对特征匹配算法,针对经典的Harris角点特征匹配算法对图像尺度变化等比较敏感的缺点,提出了一种改进的基于尺度不变特征的Harris角点特征匹配算法,此算法首先对检测算子进行改进使其具有尺度不变的特征,然后在特征向量生成的过程中引入性能最稳定的描述子,这样就可以提高匹配的稳定性。传统的基于动态规划（DP）的匹配方法是一种高效率的经典全局优化算法，由于只考虑基于扫描线的水平视觉约束，得到的结果视察图会出现条纹效应。针对这种效应提出了多种算法，改进的算法通过增加垂直一致性约束的途径来淡化条纹效应的影响，但边界误匹配率高的问题仍然存在。[1] 刘维．基于双目立体视觉的物体深度信息提取系统研究[D]：［硕士学位论文］．中南大学.[2] 党乐．复合材料结构冲击位置识别与冲击力重建研究[D]：［硕士学位论文].长安大学，2009.[3] 黄承亮.基于双目立体视觉立体匹配算法研究与应用[D].［硕士学位论文］．南京理工大学.2013 .[4] 周芳.双目视觉中立体匹配算法的研究与实现[D].［硕士学位论文］．大连理工大学.2013.[5] Todor Georgeiv, Chintan Intwala. Light Field Camera Design for Integral View Photography[J]. Adobe Technical Report, 2006
4. 研究方案
1、光场原始图片的倾斜校正及微透镜中心标定。用两种方法标定微透镜中心：一是通过对相机白图像进行滤波，寻找区域最大值获得微透镜中心位置；二是对任意一副原始图像进行高斯模板匹配，找出微透镜中心的像素级位置后，通过直线拟合进行修改。
2、光场图像的去渐晕处理及色彩校正。利用拍摄图像与白图像之间的对应关系，通过变换来实现去渐晕处理，原始图像记录的是尔阵列信息，需要通过反马赛克来获得彩色RGB图像后，通过图像的饱和度水平、伽马值等参数进行色彩校正，是图片更符合人眼观测习惯。
3、光场子孔径图像的提取。每个透镜单元后同一位置的的像元均是主透镜同一子孔径的投影，由于这些像元可共同组成一副子孔径图像，从思维坐标空间来看，子孔径图像等于光场在方向维度的水平切片。在准确提取出子孔径图像的前提下尽可能提高算法的效率性和健壮性。
5. 工作计划
第 1 周 接受任务书，领会课题含义，熟悉课题，按要求查找相关资料；
第 2 周 阅读相关资料，分析整理资料，理解有关内容；
第 3 周 翻译相关英文资料，提出拟完成本课题的方案，写出相关开题报告一份；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
