一種基于光場壓縮采樣的通用集成成像記錄裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于三維立體顯示領(lǐng)域，涉及一種集成成像三維顯示的記錄方法，特別涉及一種基于光場壓縮采樣的通用集成成像記錄裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]集成成像技術(shù)是一種具有全視差、連續(xù)視點(diǎn)的新興裸眼三維顯示技術(shù)，采用光線可逆原理，系統(tǒng)可分為記錄端與顯示端兩個部分。記錄端主要由微透鏡陣列對三維場景進(jìn)行成像，生成一系列包含視差信息的微小圖像，這些微圖像共同組成了微單元圖像陣列，被光學(xué)傳感器記錄下來。在顯示端，由記錄端獲取的微單元圖像陣列被顯示在顯示面板上，由光線可逆原理，圖像發(fā)出的光線經(jīng)過與記錄端參數(shù)相同的微透鏡陣列后，在顯示空間會聚，重現(xiàn)三維場景。當(dāng)改變顯示系統(tǒng)中微透鏡陣列的參數(shù)，即顯示系統(tǒng)參數(shù)與記錄系統(tǒng)參數(shù)不匹配時(shí)，直接使用記錄端獲得的微單元圖像陣列進(jìn)行顯示，重構(gòu)圖像的質(zhì)量會嚴(yán)重下降，甚至無法重構(gòu)出正確的三維圖像，因此，在集成成像系統(tǒng)中，顯示端參數(shù)與記錄端參數(shù)需要嚴(yán)格匹配。
[0003]目前國內(nèi)外現(xiàn)有的研究中，往往采用兩步記錄轉(zhuǎn)換法來解決上述問題，即將記錄設(shè)備所獲得的微單元圖像陣列在計(jì)算機(jī)中通過虛擬微透鏡陣列(參數(shù)與記錄端相同)進(jìn)行虛擬顯示，然后通過另一組虛擬微透鏡陣列或虛擬針孔陣列進(jìn)行重新記錄，再經(jīng)過縮放或其它處理方法，最終得到與顯示端參數(shù)相匹配的微單元圖像陣列輸出到顯示端；兩步記錄轉(zhuǎn)換法存在如下不足:1)該方法需要有關(guān)三維場景的先驗(yàn)知識(例如:場景中物體的深度?目息)，而這些先驗(yàn)知識通常是無法獲得的；2)該方法的彳目息來源是記錄端所獲得的微單元圖像陣列，然而，在記錄端的記錄過程中，由于微透鏡陣列的采樣效應(yīng)，記錄的微單元圖像陣列中丟失了三維場景的大量信息，因此無法完全恢復(fù)三維場景光場，無法合成適用于各種參數(shù)顯示設(shè)備的高質(zhì)量微單元圖像陣列。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于光場壓縮采樣的通用集成成像記錄裝置。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種基于光場壓縮采樣的通用集成成像記錄裝置，包括依次設(shè)置的鏡頭模塊、光場壓縮采樣模塊和傳感器模塊；
[0007]所述的傳感器模塊連接存儲與輸出模塊；
[0008]所述的存儲與輸出模塊和光場壓縮模塊均連接計(jì)算模塊；
[0009]所述的鏡頭模塊用于對三維場景進(jìn)行選??；所述的光場壓縮采樣模塊用于對三維場景中的光線進(jìn)行壓縮采樣，得到二維光學(xué)圖像；所述傳感器模塊用于記錄二維光學(xué)圖像；所述的計(jì)算模塊用于生成隨機(jī)矩陣，控制光場壓縮采樣模塊的光學(xué)掩膜；所述的存儲與輸出模塊用于存儲或輸出傳感器模塊記錄的圖像以及計(jì)算模塊生成的隨機(jī)矩陣。
[0010]進(jìn)一步地，所述光場壓縮采樣模塊與傳感器模塊之間設(shè)置有光學(xué)校正模塊；所述的光學(xué)校正模塊用于調(diào)整光場壓縮采樣模塊生成的二維圖像的光路。
[0011]具體地，所述光場壓縮采樣模塊包括沿光線傳輸方向依次設(shè)置的光學(xué)掩膜和成像透鏡。
[0012]具體地，所述光學(xué)校正模塊包括沿光線傳輸方向依次設(shè)置的反射鏡和校正透鏡。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0014]1、本發(fā)明利用光學(xué)掩膜和成像透鏡對三維場景進(jìn)行壓縮采樣，兼顧了采樣數(shù)據(jù)量和光場信息恢復(fù)要求，相對于現(xiàn)有集成成像記錄端所采用的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致三維場景信息的大量丟失，從本發(fā)明所記錄的圖像中可近似完全恢復(fù)三維場景光場，便于后續(xù)處理生成適用于各種不同參數(shù)的集成成像三維顯示系統(tǒng)顯示的微單元圖像陣列，對顯示端參數(shù)沒有限制，是一種通用的集成成像記錄方法。
[0015]2、本發(fā)明的記錄方法結(jié)構(gòu)簡單，采用光學(xué)掩膜和成像透鏡組成的光場壓縮采樣模塊，便于直接擴(kuò)展現(xiàn)有的二維成像設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是光場壓縮采樣模塊的工作原理圖；
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的方案做進(jìn)一步詳細(xì)地解釋和說明。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例
[0021]遵從上述技術(shù)方案，參見圖1和2，本實(shí)施例的基于光場壓縮采樣的通用集成成像記錄裝置包括依次設(shè)置的鏡頭模塊、光場壓縮采樣模塊和傳感器模塊；所述傳感器模塊連接存儲與輸出模塊；所述存儲與輸出模塊和光場壓縮采樣模塊均連接計(jì)算模塊。
[0022]進(jìn)一步地，所述光場壓縮采樣模塊與傳感器模塊之間設(shè)置有光學(xué)校正模塊。
[0023]應(yīng)用本實(shí)施例的記錄裝置，三維場景光場中的光線依次經(jīng)過所述的鏡頭模塊、光學(xué)壓縮模塊、光學(xué)校正模塊和傳感器模塊；所述的鏡頭模塊用于三維場景進(jìn)行選取，并使其對焦到其后的光場壓縮采樣模塊；所述的光場壓縮采樣模塊用于對三維場景中的光線進(jìn)行壓縮采樣，得到二維光學(xué)圖像；所述的光學(xué)校正模塊用于根據(jù)光場壓縮采樣模塊及傳感器模塊的相對位置改變光路，使被壓縮采樣后獲得的二維光學(xué)圖像能夠在傳感器模塊上聚焦成像；所述的傳感器模塊用于記錄二維光學(xué)圖像；所述的計(jì)算模塊用于生成隨機(jī)矩陣，控制光場壓縮采樣模塊的光學(xué)掩膜；所述的存儲與輸出模塊用于存儲或輸出傳感器模塊記錄的圖像以及計(jì)算模塊生成的隨機(jī)矩陣。
[0024]本發(fā)明對三維場景進(jìn)行壓縮采樣，兼顧了采樣數(shù)據(jù)量和光場信息的恢復(fù)要求，相對于現(xiàn)有集成成像記錄端所采用的微透鏡陣列結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致三維場景信息的大量丟失，本發(fā)明所記錄的圖像可近似完全恢復(fù)三維場景光場，便于后續(xù)處理生成適用于各種不同參數(shù)的集成成像三維顯示系統(tǒng)顯示的微單元圖像陣列，對顯示端參數(shù)沒有限制，是一種通用的集成成像記錄方法。
[0025]所述鏡頭模塊包括依次設(shè)置的透鏡組和光圈，可選用現(xiàn)有的二維成像相機(jī)鏡頭。所述的鏡頭模塊用于選擇待記錄的三維場景區(qū)域，并使待記錄三維場景聚焦到光場壓縮采樣模塊，便于后續(xù)模塊記錄所選三維場景。
[0026]所述光場壓縮采樣模塊包括沿光線傳輸方向依次設(shè)置的光學(xué)掩膜和成像透鏡。所述的光學(xué)掩膜可采用透射型光學(xué)器件，如電控液晶屏，或者反射型光學(xué)器件，如數(shù)字微鏡芯片DMD。為了能夠有效利用掩膜和成像透鏡，掩膜中心位于成像透鏡的主光軸上。透射型掩膜與成像透鏡平行放置，反射型掩膜放置時(shí)需保證掩膜中對應(yīng)點(diǎn)值設(shè)置為I時(shí)，反射光線可到達(dá)成像透鏡，值為O時(shí)反射光線不能到達(dá)成像透鏡。光學(xué)掩膜根據(jù)計(jì)算模塊計(jì)算的隨機(jī)矩陣生成隨機(jī)掩膜，調(diào)節(jié)