1、80 航空制造技术2023年第66卷第7期FORUM论坛引文格式：马帅,朱绪胜,陈代鑫,等.基于光场成像的视差与深度的数值关系研究J.航空制造技术,2023,66(7):8085.MA Shuai，ZHU Xusheng,CHEN Daixin,et al.Study on numerical relationship between disparity and depth based on light eldimagingJ.AeronauticalManufacturing T echnology,2023,66(7):8085.基于光场成像的视差与深度的数值关系研究马 帅，朱绪胜，陈代鑫
2、，周 力，蔡怀阳（航空工业成都飞机工业（集团）有限责任公司，成都 610092）摘 要 光场成像能同时记录光线的强度与方向信息，且具有深度估计的能力。然而，目前的方法仅进行视差估计，较少方法将光场视差转换为绝对深度，以实现三维测量。因此，本文通过对微透镜阵列光场相机的三维成像原理进行分析，建立光场视差与绝对深度之间的数值转换关系。首先，通过对光场成像中的视差原理进行理论分析得到视差与等效基线之间的关系。其次，对微透镜阵列光场相机的成像原理进行分析后得到等效基线与相机结构参数之间的关系，并结合视差与高斯成像公式得到视差与绝对深度之间的数值转换关系。最后，通过标定光场相机以及搭建试验平台验证该转换
3、关系的有效性。试验结果表明，该转换关系能准确地将视差转换为绝对深度，并获得了试验标准件的外形尺寸。关键词：光场成像；深度估计；三维测量；相机标定；微透镜阵列DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2023.07.080马 帅 工程师，博士。光场成像三维信息恢复的遮挡问题，该方法分别将中心视角上、下、左、右方向上的偏移子孔径图像进行累加来生成不同的重聚焦序列，进而解决遮挡问题。Sheng 等11通过理论分析发现光场成像中存在倾斜方向上的极平面图像（Epipolar-plane image，EPI）。该方法在 Zhang 等12的基础上获取水平、垂直以及两个倾斜 EPI 中的直线
4、斜率，进而构建 4 个代价体积。同时，该方法也发现在遮挡区域与非遮挡区域不同 EPI 中的深度值具有不同的特性，并利用该特征获取遮挡边缘来解决遮挡问题。Williem 等13利用信息熵度量角度域图像中的像素与其中心像素之间的距离，以此构建约束的角度熵代价体积。同时，该方法将角度熵代价体与自适应重聚焦代价体融进马尔可夫随机场（Markov random eld，MRF）优化框架，以此提升算法抗遮在航空制造领域，通常需要对零部件进行外形尺寸测量实现零部件实际制造外形与理论设计外形之间的差异检测。零部件外形尺寸测量依赖于深度估计，进而获取三维点云数据来实现不同要素的测量任务。目前，常用的方法主要有飞行时间12、雷达技术3、结构光4、激光扫描5以及视觉技术67。其中，视觉技术不需要向待测量物体主动投射光源，仅需要依赖环境光便可实现深度估计，具有结构简单、应用范围广泛等特点。光场成像8作为一种新颖的三维视觉技术，能通过同时记录光线的方向和强度信息来实现深度估计，具有单次曝光获取场景三维信息的特点。因此，研究者们提出了许多算法来恢复光场成像中的三维信息，有效地促进了该领域的发展。Jeon 等9运用傅里叶域中的相移定理来解决光场相机中的短基线匹配问题，并结合迭代优化方法对获取的结果进行优化，获得短基线光场相机的精确结果。Strecke 等10提出使用部分光场重聚焦序列图像的对称性来解决
