1. 研究目的与意义
随着三维图像在人们的生活当中不断出现，越来越多的应用以三维图像的形式出现在我们的视野中，从而使我们能够更好地感知现实世界的多样化。计算摄影学是近几年新兴的一门学科，而其中光场相机以其在成像方面的优势，开辟了研究三维立体成像的新领域。视觉系统是人类最重要的功能器官，人类所获得的大部分外界信息都来自视觉。计算机视觉就是通过计算机模拟人的视觉系统，从而实现人的视觉功能。用立体视觉方法进行三维重建，是指由两幅或多幅图像获取物体三维几何信息的方法。三维重建的先决条件是要建立两幅图像的对应关系，建立这种对应关系时的一个重要的约束条件称为极线约束。三维图像可以真实全面地反映事物的客观信息，提供更多有关事物的信息。基于光场的三维立体测量具有广阔的研究前景，其中基于光场极图的测量方法是目前的研究热点问题。
2. 课题关键问题和重难点
课题关键问题：
1、 光场相机成像原理、图像边缘检测方法、三维重建相关理论知识和方法的理解掌握。
2、 光场极图深度重建系统的基本原理和实现过程的分析和理解。
3. 国内外研究现状（文献综述）
光场(light fields)是对空间中所有光线的描述，现实世界中的场景包含丰富的三维信息，单张二维图像不能完全描述物体之间的空间关系。光场技术是一种新型的传感器技术，能够一次成像获取三维空间信息，应用于近景三维重建比传统的机器视觉和遥感影像更加精确和高效。空间三维信息的获取，是三维重建的基础和核心。
1903年Ives发明的双目视差展示技术中使用了一种针孔成像方法，被认为是光场成像技术的雏形。1936 年Gershun首次提出了对光场这一概念，1948年Gabor使用相干条件下的两束光线的干涉实验记录物体离焦状态的衍射波形，获取到第一张全息图。到了20世纪70年代，Montebello等学者利用不断改进的IP技术，使微透镜阵列在光场采集成像方面开始产生作用。Adelson总结出全光场理论，并尝试在计算机视觉研究当中应用这一理论。光场由全光函数表示，函数中的七个维度分别是：光线中任一点的三维坐标（x,y,z）、光线的传输方向（θ,φ）、光线的波长（λ）和时间（t）。1987年Bolles等提出用稠密的序列图像来刻画静态场景，他们指出在快速采样的序列图像中时间连续性大致等同于场景的空间连续性，同时采用了对极平面图 (Epipolar Plane Image ,EPI)这种描述方法来分析三维场景。1996年Levoy和Hanraham提出光板模型(light slab representation)，采用四维数组描述任意空间光线，有效恢复了场景中的三维信息。由于光场分析中通常需要处理大量图像数据，前期的研究常受限于计算机的处理能力，近年来硬件水平的显著提升使得光场分析成为计算机视觉和计算机图形学领域的研究热点。2013年Raghavendra 把光场成像技术应用于研究人脸识别。
光场成像体现出的优势在于：一，任一深度位置的图像都可以通过对光场的积分来获得，因而无需机械调焦，同时也解决了深度受孔径尺寸的限制；二，在积分成像之前对光辐射的相位误差进行校正，能够消除几何像差的影响；三，从多维度的光辐射信息中能够实时计算出目标的三维形态或提取出其光谱图像数据。从应用方向来看，光场技术的光线采样方式和二次计算成像尤其适用于复杂场景和多目标的立体空间测量，而且具有较好的效率和准确性，这种新的传感器和成像理念的灵活性和高效率优势让它在数字计算成像、机器视觉等多领域具有应用潜力。
4. 研究方案
光场相机成像原理：
光场成像理论的精髓是数字重聚焦原理。从数理模型上看，光场成像过程对应于四维变量与二维变量之间的相互转换；从信号处理来看，光场的获取方式和处理算法分别等价于离散数据的采样与重采样。
光场极图：通常将光场LF(x,y,u,v)的位置坐标y和角度坐标v设定为一个固定的值，得到4D光场简化后的2D切片LF(x,u) ，称为对极平面图。
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。
