针对现有方法处理包含多个显著目标以及显著目标的某些区域与背景区域对比不明显的场景所得显著图不够精细，甚至会丢失某些显著性区域的不足，本文提出了一种结合相机阵列选择性光场重聚焦的显著性检测方法。选用光场数据集，利用同一场景的多幅视点图像，首先对中心视点图像进行结合超分辨率的重聚焦渲染；然后利用基于图的显著性检测方法提出结合全局和局部平滑度约束的传播模型以防止错误标签传播，得到的显著性粗图经过目标图的细化后最终输出精细的检测结果。另外，对于包含多个显著目标的场景，通过选择对场景中某一深度层进行重聚焦，同时对其他深度层产生不同程度的模糊，可以更精确、细致地检测出位于该深度层上的显著目标，一定程度上实现了可选择的显著性检测。在4D光场数据集上进行了实验，结果表明：本文提出的方法所得显著图与真值图之间的平均绝对误差的均值为0.212 8，较现有方法有所降低，检测结果包含更丰富的显著性目标信息，改善了现有显著性检测方法的不足。
相机阵列 重聚焦 显著性检测 camera array refocusing saliency detection
中国科学院 光束控制重点实验室，成都 610209；中国科学院 光电技术研究所，成都 610209；中国科学院大学，北京 100049
利用调焦方式可以实现焦距的连续变化从而对不同物距下的光学组件进行在线检测，但是调焦过程操作复杂且对调焦位移精度要求较高，景深内光学元件缺陷无法区分，难以实现真正意义上的在线检测。因此，本文提出了基于相机阵列的光学组件缺陷在线检测方法。首先建立了相机阵列的成像模型并给出了数字重聚焦表达式以及空间分辨率的表达式。接着利用MATLAB模拟相机阵列成像过程和数字重聚焦过程。最后进行实验验证，通过二维位移台带动相机对不同物距下的多个光学元件表面缺陷进行成像获得阵列相机图像，通过数字重聚焦算法得到不同物距下的光学元件表面缺陷分布信息。实验结果表明，基于相机阵列的光学组件缺陷在线检测技术能够同时对位于景深范围内的光学组件进行在线检测。该方法在光学元件缺陷在线检测方面有着一定的应用价值。
在线检测 相机阵列 数字重聚焦 光学组件 online detection camera array digital refocusing optical components 强激光与粒子束
2020, 32(5): 051001
1 航天工程大学研究生院, 北京 101416
2 航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101416
针对星空背景下的空间目标图像特点,提出了一种基于相机阵列的高动态范围图像合成方法。利用相机阵列系统获取空间同一区域的不同曝光图像,并以恒星质心为控制点,实现了不同相机间图像的配准;结合标定的各相机的逆响应函数,合理构建了权重函数,进而将配准后的不同曝光图像合成为一幅高动态范围图像。实验结果表明,合成后图像的动态范围有所增大,且该方法有效地提高了图像信噪比,克服了目标成像过暗和过饱和的问题,利于目标的检测与提取。
图像处理 高动态范围图像 相机阵列 空间目标 图像合成 激光与光电子学进展
2019, 56(4): 041002
航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101416
结合单位矢量法的优点,提出一种适用于相机阵列的空间目标初轨确定(IOD)方法,并给出新的条件方程和具体流程。使用实验室搭建的相机阵列系统对某空间目标进行跟踪,并对帧频为25 Hz、时长为5 min的实测数据进行处理和分析,得到该空间目标在不同观测时长下的IOD结果,并以轨道半长轴的测定精度为主要指标进行精度分析。实验结果表明,在同一观测时长下,所提方法能有效减小IOD误差,提高IOD的可靠性。
散射 相机阵列 空间目标 初轨确定 天文定位
航天工程大学电子与光学工程系, 北京 100000
将由商业相机组成的相机阵列应用于空间目标的初轨确定。介绍了相机阵列的系统概况,结合相机阵列的技术特点,从空间目标探测能力、定位精度、初轨确定算法改进三方面分析了将相机阵列应用于空间目标初轨确定的可行性,提供了主要流程,进行了实验验证。实验结果初步展示了相机阵列系统在提高极限探测星等和初轨确定精度方面的能力。
探测器 相机阵列 初轨确定 天文定位
1 中国科学院大学，北京 100049
2 上海技术物理研究所红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
采用同心球镜及微相机阵列成像系统设计是解决传统光学中大视场与高分辨率之间相互制约关系的有效手段之一。介绍了一套同心球镜微相机阵列的成像系统，通过拼接微相机阵列采集的图像，实现大视场高分辨率成像。在获取整个图像的过程中，实现多幅子交叉重叠的图像拼接是微相机成像系统关键技术之一。针对亿级像素多幅子图像拼接算法复杂、运算量大的问题，分析了 SURF、BRISK算法的优缺点，设计了一种 SURF与 BRISK相结合的图像拼接算法，在 SURF基础上引入 BRISK描述符，利用选取的像素点对生成二进制的描述符序列。经测试，该算法在保证成像质量的情况下，大幅减少了计算量，加快了计算速度，有一定的工程应用价值。
微相机阵列 同心球镜 图像拼接 特征匹配 mircocamera array concentric spherical mirror image stitching feature matching
1 北京理工大学 光电学院， 北京 100081
2 深圳市宝安区人民医院， 广东 深圳 518100
为解决传统牙科三维扫描仪扫描中的抖动问题，提出了一种基于相机阵列的新型牙科三维扫描仪。利用多个不同视场的相机可以直接单次照相获取目标的三维信息，避免了扫描过程中抖动带来的影响，提高系统实时性。由于牙齿尺寸较小，所以选择微透镜阵列代替大型相机阵列，在减小系统体积的同时可以更好地保证相机间光轴的平行度。实验结果显示，系统最终实现了单颗牙齿的视差和深度计算。系统结构简单，便于小型化和低成本口内牙齿三维测量设备的研制，进一步推进医学数据的数字化进程。
牙科扫描仪 相机阵列 立体视觉 dental scanner camera array stereo vision
1 湖北工业大学机械工程学院, 湖北 武汉 430068
2 湖北工业大学理学院, 湖北 武汉 430068
3 现代制造与质量工程湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430068
多相机阵列中的相机位姿关系标定是大尺寸测量系统中非常重要的一个环节。建立了标定模型,采用圆点阵列平面靶标,通过线性平移,使靶标分别位于不同相机的视野范围内,获得了同一靶标特征点在不同相机坐标系下的坐标;根据所得坐标,求解靶标坐标系与相机坐标系之间的位姿关系;根据靶标的线性平移约束,进而求解两两相机之间的位姿关系。经实验验证,对于安装距离约为2300 mm的相机,标定误差小于0.002 mm。其标定过程简单、速度快,可以适用工业大尺寸测量中的现场标定。
机器视觉 大尺寸测量 位姿标定 相机阵列 光学学报
2018, 38(12): 1215002
光场成像作为一种应用广泛的计算成像方法,其研究仍局限于电磁波谱中的可见光波段。因此,提出基于相机阵列的红外光场成像方法。首先利用单台被动红外相机移动到同一平面的不同位置分别对同一静态目标场景成像,获取原始红外图像序列,经平移视差校正后生成红外光场数据库;然后基于光场渲染理论,获得重采样图像。与只记录二维位置信息的传统红外成像比较,红外光场成像能够记录包含位置和方向的四维信息。实验结果表明,该法能够融合多幅低信噪比的图像获得一幅信噪比提高的重采样图像,通过孔径叠加平均可实现穿透遮挡物成像,通过选取不同深度值进行重采样可实现红外场景不同深度的数字重聚焦,使红外成像在**和民用领域更有应用价值。
成像系统 红外图像 红外光场成像 光场渲染 相机阵列 数字重聚焦
