空間復(fù)用的光場成像技術(shù)建模與應(yīng)用

空間復(fù)用的光場成像技術(shù)建模與應(yīng)用

1微透鏡陣列式光場成像技術(shù)空間復(fù)用傳統(tǒng)相機(jī)的二維圖像是三維場景的映射。圖像中的每個(gè)點(diǎn)都是為了獲得所需的光束方案，并失去光線的方向信息。與之相對(duì)的,光場成像技術(shù)不僅記錄空間位置的亮度,而且可以分辨光線的方向。依據(jù)光場信息可以實(shí)現(xiàn)重聚焦,視點(diǎn)變換,深度估計(jì)等多項(xiàng)應(yīng)用。Adelson等提出五維全光函數(shù)的概念解釋圖像的生成過程。當(dāng)光線在空間中自由傳播時(shí),則具有一個(gè)自由度的冗余性,全光函數(shù)可表達(dá)為四維光場,一般由兩個(gè)平行平面表示?？臻g復(fù)用是獲得光場信息的一項(xiàng)重要技術(shù)。通過在光路中插入微透鏡陣列,將光場信息以空間陣列復(fù)用的形式蘊(yùn)藏在一幅圖像里。根據(jù)微透鏡陣列的位置不同,其又分為兩類技術(shù)。一種是將微透鏡陣列放置在主透鏡成像面上,電荷耦合器件(CCD)或互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)傳感器在其一倍焦距處。這一配置形式使得將光線的二維角度信息陣列式保存在一個(gè)更大的二維矩陣中,每個(gè)二維角度矩陣單元表示具有相同位置信息但角度信息不同的光線。另一種是將微透鏡陣列作為中繼透鏡,將主透鏡實(shí)像在CCD或CMOS傳感器上二次成像。這一配置形式是對(duì)光線二維位置信息的陣列式保存,而非二維角度信息,在更大二維矩陣中的每個(gè)二維位置矩陣單元具有不同的方向信息。由于CCD或CMOS傳感器分辨率固定,在高斯成像規(guī)律下改變二次成像的放大率,光場信息的空間分辨率和角度分辨率亦會(huì)此消彼長。蘊(yùn)藏在圖像中的光場信息,必須對(duì)其復(fù)用進(jìn)行解析才能獲得。Dansereau等提出了一種解碼、標(biāo)定、校正方法,并在商用的光場相機(jī)Lytro上實(shí)現(xiàn)。他們通過對(duì)Lytro相機(jī)內(nèi)白圖像進(jìn)行峰值檢測確定微透鏡中心,從而標(biāo)定像素光場。Cho等則在頻域內(nèi)估計(jì)白圖像旋轉(zhuǎn)參數(shù),使用形態(tài)學(xué)腐蝕操作尋找像素級(jí)峰值,使用二次曲面擬合方法得到亞像素峰值。上述方法都是使用Lytro內(nèi)部自帶的白圖像,且假設(shè)微透鏡漸暈的峰值就是微透鏡的中心點(diǎn)。一方面Lytro相機(jī)的白圖像是針對(duì)Lytro有限個(gè)系統(tǒng)參數(shù)下獲得,并不能表示任何光學(xué)參數(shù)下的特性,另一方面,由于主鏡頭制造安裝的誤差和白圖像獲取過程中漫反射光的不一致性,都有可能導(dǎo)致微透鏡中心與漸暈光峰值的不一致性。本文基于光學(xué)器件對(duì)光場的變換規(guī)律,闡釋了微透鏡陣列式光場成像術(shù)空間復(fù)用的機(jī)理,建立了像素光場與標(biāo)準(zhǔn)光場的轉(zhuǎn)換關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,基于多頻相移技術(shù)確定了微透鏡中心位置,像素與微透鏡的隸屬關(guān)系和漸暈效應(yīng)特性。在實(shí)驗(yàn)中,標(biāo)定了Lytro相機(jī),獲得了光場數(shù)據(jù),并應(yīng)用于光場重聚焦和全聚焦。2光場成像的模型2.1基于不同光場方向的距離三維空間的光線通過各種媒介(空間、光學(xué)鏡片、光學(xué)器件)最終被光學(xué)敏感器感知成像。只有恰當(dāng)選擇器件并合理布置,才能達(dá)到獲取所需視覺信息的目的。微透鏡陣列對(duì)光場的復(fù)用機(jī)理建立在各種光學(xué)器件對(duì)光線的傳播規(guī)律基礎(chǔ)上。實(shí)際上,若光線在自由空間傳播,可用四維光場函數(shù)(u,v,s,t)表示。如圖1所示,光線穿過的第一個(gè)平面記錄光線位置信息(u,v)T,第二個(gè)平面記錄光線方向信息(s,t)T。光線穿過兩個(gè)平行平面,分別與其相交于點(diǎn)o和od。兩個(gè)平行平面的距離為d=1,oo′垂直于這兩個(gè)平面。第一個(gè)平面上的點(diǎn)o表示為[u,v]T,向量o′od表示為[s,t]T,因此光線ood表示為[u,v,s,t]T。空間距離對(duì)于光場成像技術(shù)來說至關(guān)重要。一般來說,存在兩種情形:共軸空間距離和離軸空間距離。共軸空間距離指:兩個(gè)光場坐標(biāo)系完全平行,只存在光軸方向移動(dòng)距離d,其意味著圖1中的[u,v]T位置平面沿著垂直軸移動(dòng)。離軸空間距離指:兩個(gè)光場坐標(biāo)系完全平行,只存在垂直光軸的移動(dòng),其意味著[u,v]T位置平面在其面上移動(dòng)(u0,v0)。在齊次坐標(biāo)下,共軸空間距離和離軸空間引起的光場變換如(1)和(2)式所示。透鏡是光線變換的重要器件,主要作用是改變光線方向。在齊次坐標(biāo)下,其引起光場的變換可用(3)式表示。式中f表示透鏡的焦距。光學(xué)敏感器(CCD或CMOS傳感器)對(duì)在同一位置不同方向的光線進(jìn)行收集,并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。其過程可表達(dá)為(4)式:式中r(u,v,s,t)表示光線[u,v,s,t]T的輻射度,I(u,v)表示像素坐標(biāo)(u,v)下的圖像亮度。2.2典型的光學(xué)敏感器和成像區(qū)域的劃分光場空間復(fù)用是通過將微透鏡陣列安置在傳統(tǒng)相機(jī)主透鏡的成像面上,光學(xué)敏感器(CCD或CMOS傳感器)與微透鏡陣列平行,且在其后一倍焦距處,光線通過微透鏡并在敏感器相應(yīng)區(qū)域上成像。如圖2所示,微透鏡陣列平面和CCD平面共同構(gòu)成描述四維光場的兩個(gè)平行平面,光線穿過微透鏡中心的坐標(biāo)為(xi,xj),在CCD上的坐標(biāo)為(xk,xl)。光線的位置信息為(xi,xj),光線的方向信息為(xk-xi,xl-xj)。微透鏡的焦距為fm,微透鏡陣列與CCD的距離為fm,像素的尺寸為wpix。坐標(biāo)軸z表示主透鏡的光軸,方向指向內(nèi)部敏感器。在微透鏡陣列處的光場設(shè)為Lc,其z軸與主透鏡的光軸重合,指向內(nèi)部光學(xué)敏感器(CCD或CMOS傳感器),其x軸、y軸平行于CCD像素坐標(biāo)系。第i行第j列個(gè)微透鏡的光場設(shè)為Lmic_cell(xi,yj),其Z軸與自身光軸重合,其x軸、y軸平行于微透鏡陣列處的光場坐標(biāo)系。光場Lc與光場Lmic_cell坐標(biāo)系平行,只是存在離軸空間距離(xi,yj)。由(2)式可知式中(xi,yj)表示該微透鏡中心坐標(biāo),符號(hào)ue09e表示光場變換。經(jīng)過該微透鏡的折射作用,根據(jù)(3)式折射后的光場Lm1(xi,yj)可表示為微透鏡陣列與CCD平面距離為fm,此為共軸空間距離。根據(jù)(1)式則CCD處的光場Lccd(xi,yj)表示為聯(lián)立(5)~(7)式,則微透鏡陣列光場到CCD平面光場的變換表示為CCD對(duì)接收到的光線進(jìn)行積分,(8)式代入到(4)式中,CCD的成像公式為由(9)式可知,微透鏡mmic_cell(xi,yi)像素值是由通過光心位置(xi,yj)方向?yàn)?fms,fmt)的光線決定的,即CCD像素坐標(biāo)蘊(yùn)含了光線的方向信息。微透鏡陣列平面的標(biāo)準(zhǔn)光場如圖2所示,將標(biāo)準(zhǔn)光場的坐標(biāo)系按照像素進(jìn)行采樣,并將坐標(biāo)原點(diǎn)平移到左上點(diǎn),則為像素坐標(biāo)系。設(shè)微透鏡光心位置的像素坐標(biāo)為(xi,yj),其中i,j是微透鏡陣列的行列坐標(biāo)。對(duì)于任意屬于此微透鏡成像區(qū)域的像素(xk,yl)∈mmic_cel(xi,yj),像素光場表示為Lp=[xiyjxk-xiyl-yj1]T。標(biāo)準(zhǔn)光場可由像素光場轉(zhuǎn)換得到:式中Ox,Oy為主點(diǎn)位置,即光軸與圖像的交點(diǎn)在像素坐標(biāo)系下的表示。ωpix是單位像素的長度。由(10)式可知,CCD上的任意像素(xk,yl)∈mmic_cel(xi,yj)唯一確定了光場中的一條光線。由幾何光學(xué)角度看,CCD上的任意一個(gè)像素來自于透過微透鏡的光線成像所致。由于CCD與微透鏡的距離為一倍焦距,根據(jù)高斯成像公式CCD上的像點(diǎn)來源于通過微透鏡中心和像點(diǎn)的平行光束。以過像點(diǎn)和微透鏡中心的主光線來代替這一平行光束,微透鏡中心是這一光線的空間位置坐標(biāo),而CCD的像素位置決定了這個(gè)光線方向。2.3光場重聚焦技術(shù)對(duì)微透鏡陣列處的標(biāo)準(zhǔn)光場Lc進(jìn)行共軸空間變換即可實(shí)現(xiàn)光場的重聚焦。將(10)式代入(1)式,可得其中,由(11)式可知,像素光場具有標(biāo)準(zhǔn)光場類似的同軸空間變換,只是變換參數(shù)由T(d)變成Tpix(d)實(shí)現(xiàn)。通過此公式可實(shí)現(xiàn)像素光場的重聚焦和全聚焦,生成對(duì)于任意所需物距點(diǎn)的清晰成像,而不必將像素光場轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)光場之后再進(jìn)行重聚焦和全聚焦。像素光場重聚焦和全聚焦相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)光場重聚焦和全聚焦不僅減輕了計(jì)算量,更重要的是其直接方便,無需知道光場相機(jī)參數(shù)。值得強(qiáng)調(diào)的是,在對(duì)像素光場進(jìn)行同軸變換時(shí),光場相機(jī)的微透鏡焦距fm和同軸變換距離d,無需知道,使用α=d/fm這一無量綱的數(shù)值即可。根據(jù)光場信息可生成重聚焦圖片。光場重聚焦是無需鏡頭移動(dòng)無需重新拍攝圖像僅通過一幅光場圖像即可變化聚焦位置的數(shù)字圖像技術(shù)。光場重聚焦算法如下:1)獲得光場數(shù)據(jù)。α初始為0,設(shè)置其步長為αstep;2)采用爬山算法尋找某一物點(diǎn)最清晰的圖像:(1)沿著增大清晰度的方向更新參數(shù)值(α←α+αstep);(2)根據(jù)公式計(jì)算當(dāng)前參數(shù)下的光場數(shù)據(jù),并根據(jù)(9)式生成重聚焦圖片;(3)對(duì)此重聚焦圖片進(jìn)行清晰度評(píng)價(jià);(4)更新搜索步長。如果清晰度下降,步長減小一半αstep←0.5αstep,否則步長不改變;光場重聚焦是對(duì)圖像中某一物點(diǎn)實(shí)現(xiàn)清晰聚焦的技術(shù)。進(jìn)一步的,可以對(duì)圖像中的所有物點(diǎn)都清晰成像,即為全聚焦圖片。光場全聚焦是僅通過光場圖像而非多幅多焦點(diǎn)圖像實(shí)現(xiàn)場景全聚焦的數(shù)字圖像技術(shù)。根據(jù)光場位置信息[u,v]T,將光場劃分為子光場(圖3)。當(dāng)光場變換參數(shù)為α?xí)r,可由(11)式計(jì)算新光場。以子光場下標(biāo)為橫坐標(biāo),以光場變換參數(shù)α為縱坐標(biāo),可建立二維網(wǎng)格圖。全聚焦問題轉(zhuǎn)化為在二維網(wǎng)格圖中尋找最優(yōu)路徑問題,該路徑滿足網(wǎng)格圖每列只選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)的約束。采用分治算法,在網(wǎng)格圖中的每一列選擇最清晰子圖的節(jié)點(diǎn),并將所有最清醒子圖的節(jié)點(diǎn)連接成最優(yōu)路徑。根據(jù)這一路徑重新構(gòu)造光場,并使用此光場根據(jù)(9)式計(jì)算全聚焦圖片。3像素與空間物面的對(duì)應(yīng)關(guān)系由光學(xué)敏感器(CCD或CMOS傳感器)圖像中恢復(fù)出光場信息,稱之為像素光場標(biāo)定問題。其包括三個(gè)方面:1)確定像素和微透鏡的對(duì)應(yīng)關(guān)系;2)確定微透鏡的中心位置(xi,yj);3)亮度校正,因?yàn)槲⑼哥R具有漸暈效應(yīng),微透鏡下像素亮度的響應(yīng)具有不均衡特性。根據(jù)光場成像模型,當(dāng)三維空間物體經(jīng)光場相機(jī)主透鏡在微透鏡陣列面上清晰成像,即微透鏡陣列上每個(gè)位置僅僅來源于物面上同一點(diǎn)的光線。經(jīng)微透鏡的空間復(fù)用,CCD或CMOS傳感器上像素是來自于此點(diǎn)不同方向的光線信息。從另外一個(gè)角度,CCD或CMOS傳感器上這些經(jīng)同一個(gè)微透鏡成像的像素都是來自空間同一點(diǎn)的光線,不同微透鏡來自不同的物點(diǎn)。因此,確定像素與微透鏡的對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)化成為確定像素與空間物面點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。采用多頻相移的方法確定物面點(diǎn)與像素點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在光場相機(jī)前方垂直光軸位置放置顯示器,在顯示器上分時(shí)顯示多頻相移圖片,光場相機(jī)依次進(jìn)行拍攝,計(jì)算卷繞相位和絕對(duì)相位。對(duì)物面的橫、縱坐標(biāo)分別進(jìn)行相位編碼,重復(fù)使用多頻相移技術(shù),即可確定像素點(diǎn)與物面點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)確立了CCD或CMOS傳感器上像素與空間物面的對(duì)應(yīng)關(guān)系,根據(jù)對(duì)應(yīng)性的不連續(xù)性,通過梯度檢測算子獲得其邊緣,對(duì)此邊緣信息與微透鏡模板邊緣進(jìn)行匹配獲得最優(yōu)位置估計(jì),從而確定微透鏡的中心位置和各個(gè)像素的所屬關(guān)系。微透鏡的漸暈效應(yīng)導(dǎo)致微透鏡中心位置亮度較高,而邊緣處較弱。當(dāng)已知微透鏡下的像素來源于同一個(gè)物點(diǎn)后,根據(jù)各個(gè)像素點(diǎn)對(duì)此物點(diǎn)的亮度響應(yīng)即可標(biāo)定出微透鏡的漸暈特性。采用均勻相位步長算法,投射的第n幅亮度圖案可表示為式中f是余弦周期函數(shù)的頻率,Ap和Bp是預(yù)先設(shè)定好的常數(shù),yp是投影機(jī)任意像素的縱坐標(biāo)值,如果是橫坐標(biāo),直接將yp代換為xp,Inp為此像素對(duì)應(yīng)的投射亮度值,N表示相移步數(shù)。當(dāng)不考慮Gamma效應(yīng)時(shí),投影機(jī)和攝像機(jī)的亮度傳遞函數(shù)為理想線性的情況下,在攝像機(jī)圖像對(duì)應(yīng)像素上獲得的亮度值可表示為式中Ac為該攝像機(jī)圖像像素多幅余弦采樣圖像的平均亮度,Bc則為此余弦函數(shù)的調(diào)制幅值,相位值ф是2π的模數(shù),即ф=2πfyp[mod(2π)]。根據(jù)N步相移圖像可求得相位值ф稱為卷繞相位,在0到2π之間,其中包含了位置信息y或x。對(duì)于L個(gè)不同頻率(f1,f2,…,fi,…,fL)的卷繞相位фi,0≤i≤L相位展開,可表述為式中ki是對(duì)應(yīng)頻率fi的未知整數(shù),稱為折疊整數(shù),2πfiyp為絕對(duì)相位。(15)式兩邊同除以2πfi,可轉(zhuǎn)化為式中,0≤i≤L,其中λi是對(duì)應(yīng)頻率余弦波的波長,ri為yp對(duì)λi的模,也稱為余數(shù)。由(16)式可知,對(duì)于同一整數(shù)yp在不同除數(shù)λi下,余數(shù)ri已知,折疊整數(shù)ki未知,求解整數(shù)yp。其本質(zhì)為數(shù)論中的同余問題,可通過健壯中國剩余定理獲得其封閉解。4基于透鏡陣列的光場復(fù)用所有實(shí)驗(yàn)在Lytro光場相機(jī)的原始圖片上實(shí)現(xiàn)。Lytro相機(jī)使用六邊形微透鏡陣列進(jìn)行光場空間復(fù)用,拍攝獲得的原始圖片具有六邊形間隔特性,如圖4所示。使用Lytro光場相機(jī)進(jìn)行了像素光場的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)[圖5(a)],建立了原始圖片像素與光場的對(duì)應(yīng)關(guān)系,并運(yùn)用光場信息進(jìn)行重聚焦和全聚焦。4.1外來時(shí)距的轉(zhuǎn)色技術(shù)在標(biāo)定過程中相移步數(shù)N取值為4,三個(gè)頻率分別為(1/90,1/120,1/150),顯示器投射的圖案后光場相機(jī)進(jìn)行拍攝[圖5(a)],獲取的原始圖片如圖5(b)所示。光場相機(jī)拍攝相移圖案后使用相移分析技術(shù)確定感知相移條紋的平均值,幅度值和卷繞相位值,繼而通過健壯中國剩余定理解卷繞確定光場原始圖像像素與投射相移坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。光場相機(jī)拍攝條紋的幅度值和平均值如圖6(a)和(c)所示。由其局部放大圖[圖6(b)和(d)]可見,同一個(gè)微透鏡間隔內(nèi)像素亮度具有中間大周圍小漸暈效應(yīng)。對(duì)其特性進(jìn)行三維顯示,如圖7所示每個(gè)微透鏡下中心位置光亮度響應(yīng)高,隨著半徑距離的增大光亮度響應(yīng)逐漸遞減。對(duì)此響應(yīng)值以其峰值進(jìn)行歸一化,作為光場信息的亮度校正因子。對(duì)光場數(shù)據(jù)除以亮度校正因子,即可實(shí)現(xiàn)漸暈校正。根據(jù)多頻相移技術(shù)計(jì)算出光場相機(jī)CCD像素與顯示器像素的對(duì)應(yīng)關(guān)系,其結(jié)果如圖6(e)所示。在對(duì)應(yīng)性結(jié)果的局部放大圖6(f)中,可發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)性具有明顯的間斷特性。其原因是同一個(gè)微透鏡代表相同物點(diǎn)位置信息,其背后覆蓋的像素則代表該物點(diǎn)的方向信息。根據(jù)這一不連續(xù)性,使用基于梯度的邊緣檢測算子,尋找對(duì)應(yīng)性邊緣,如圖6(g)所示。在局部放大圖[圖6(h)]中,可清晰分辨出六邊形網(wǎng)格。這是因?yàn)長ytro相機(jī)使用的是六邊形微透鏡陣列。使用由粗到精的策略確定像素與微透鏡的關(guān)系和微透鏡的中心坐標(biāo)值。1)基于漸暈特性確定峰值點(diǎn)。在幅值亮度圖像中進(jìn)行高斯濾波,尋找局部最大值,作為微透鏡中心的初始位置。2)模板匹配對(duì)應(yīng)性邊緣。建立六邊形網(wǎng)格模板與對(duì)應(yīng)性邊緣進(jìn)行模板匹配,尋找最優(yōu)匹配位置。六邊形網(wǎng)格的中心即為微透鏡的中心坐標(biāo),六邊形的邊緣即為微透鏡的界限。從而標(biāo)定出像素與微透鏡的關(guān)系,得到微透鏡的中心坐標(biāo)。標(biāo)定結(jié)果如圖6(h)所示。由圖可見,六邊形網(wǎng)格均勻排布,每個(gè)像素歸屬于唯一的微透鏡,微透鏡中心坐標(biāo)亦精確確定。Dansereau對(duì)白圖像[圖8(a)]進(jìn)行峰值檢測,得到的微透鏡中心結(jié)果如圖8(b)所示。Lytro相機(jī)使用的微透鏡陣列間距為14μm,CCD像素尺寸為1.4μm,因此,微透鏡間距等效于10pixel。Dansereau結(jié)果和本文微透鏡中心結(jié)果都與此標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較,計(jì)算得到距離誤差,并計(jì)算誤差的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。兩者結(jié)果分別如圖8(c)和(d)所示。兩種方法得到的分布相似,均值和標(biāo)準(zhǔn)差非常接近。這說明提出的多頻相移方法與白圖像方法具有相當(dāng)?shù)男Ч８鶕?jù)像素光場標(biāo)定結(jié)果,即可將原始圖像的像素轉(zhuǎn)化為光場表達(dá)。光場中既含有位置信息又具有方向信息。當(dāng)方向信息固定時(shí),可得到相應(yīng)方向的圖片。如圖9所示,由同一光場信息通過視點(diǎn)變換可得到不同方向視角的圖片信息,光場方向坐標(biāo)(xk-xi,xl-xj)分別為[-3,-3],[-3,3],[3,-3],[3,3]。由于進(jìn)行了漸暈效應(yīng)校正,不同視角圖片具有一致的亮度對(duì)比特性。4.2不同清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中,依據(jù)光場相機(jī)的標(biāo)定獲得光場信息,進(jìn)而根據(jù)(11)式生成任意深度的光場圖像,在圖像清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的優(yōu)選中確定最清晰的圖像,或者融合多幅光場圖片實(shí)現(xiàn)全聚焦圖像。當(dāng)α=0時(shí),由(9)式可生成傳統(tǒng)相機(jī)拍攝的正常圖片[圖10(a)]。選擇小塊區(qū)域[圖10(a)中黃色矩形框]作為新的聚焦位置,通過光場同軸變換不斷生成新成像面位置的圖片,并利用圖像清晰度評(píng)價(jià)算子(二階梯度平方函數(shù))判斷該矩形框區(qū)域的清晰度,直到該區(qū)域內(nèi)具有最高的清晰度為止。計(jì)算結(jié)果如圖10(b)所示。由圖10(c)可以看出,該區(qū)域在此時(shí)α值清晰度評(píng)價(jià)算子具有最大值,相對(duì)于最初始的位置(α=0)清晰度度值增加幅度明顯。在光場重聚焦技術(shù)中,圖像清晰度函數(shù)是重要的決策值,其優(yōu)劣決定了重聚焦效果的好壞。在實(shí)驗(yàn)中對(duì)多種常見清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)在光場重聚焦中的效果進(jìn)行比較,定量分析各評(píng)價(jià)函數(shù)的性能。對(duì)比實(shí)驗(yàn)采用相同的光場數(shù)據(jù),光場同軸變換和同一框選區(qū)域,只是清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)不同。清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的種類和方法見表1共有6種評(píng)價(jià)函數(shù),分別為:方差評(píng)價(jià)函數(shù)(Va),梯度向量平方函數(shù)(GVS),拉普拉斯函數(shù)(La),羅伯特梯度函數(shù)(RG),梯度向量橫方函數(shù)(GVN)和二階梯度平方函數(shù)(SOGS)。函數(shù)中f(i,j)表示像素灰度值,表示灰度平均值,Isub表示3pixel×3pixel以目標(biāo)像素點(diǎn)為中心的子模塊。由圖11可知,ESOGS和EGVS具有無偏心、單峰性和單調(diào)性,在健壯性上優(yōu)于其他清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)。與之相對(duì)的,EVa和ELa抖動(dòng)性較大。在全聚焦實(shí)驗(yàn)中遍歷光場變換參數(shù)α,可生成不同的聚焦圖片(如圖13所示),針對(duì)圖片每個(gè)微小區(qū)域進(jìn)行清晰度