杨尚鹏，许成才，颉一凡，周光泉，周 平

（东南大学 生物科学与医学工程学院，江苏 南京 210096）

1 引 言

与传统二维成像不同，光场成像可以同时记录光线的方向与位置信息，在工业、医疗等领域存在巨大的应用潜力［1-4］。通常情况下，基于Levoy等［5］提出的双平行平面模型（Two parallel plane，TPP），光场图像采用二维方向平面(s，t)与二维位置平面 (x，y)所构成的四维函数I(s，t，x，y)进行描述。

四维光场成像系统的构建具有多种方式。2005 年，斯坦福大学的Wilburn 等［6］使用约100 台CMOS相机构建了大规模光场相机阵列。2008年，清华大学戴琼海等［7］使用60 个相机阵列和800 多个LED 灯搭建了一个大型的光场系统。基于相机阵列模式的光场成像系统具有高分辨率、高动态范围等优点，但相机阵列存在硬件成本高昂、体积大等缺点。2006 年，吴义仁等［8］将一片微透镜阵列（Microlens Array，MLA）置于主透镜与二维成像传感器之间，在二维成像传感器上实现了四维光场的记录。因基于MLA 的光场成像系统具有结构紧凑、便携、高性价比等优点，故受到了各界的广泛关注、研究与应用［9-10］。对基于MLA的光场成像系统（以下简称为光场成像系统），通常认为元素图像记录了光线的方向信息(s，t)，子孔径图像记录了从不同视角采样的位置信息(x，y)。如何从二维成像传感器记录的二维原始数据中解码四维光场数据，是光场成像系统深度估计、三维成像等应用的基础问题。2013 年，Dansereau 等人［11］通过高斯滤波、峰值检测定位圆心等技术实现了图像解码。2014 年，张旭等人［12］通过拍摄多频相移图像来定位图像中心，进而解码四维光场数据。……