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          • 光场成像技巧(1)

            作者:佚名 来源:网络文档 时光:2018-11-16 11:55 浏览:1448 [投稿]
            光场成像经过过程记录光辐射在传播过程当中的四维地位和偏向的信息,比拟只记录二维的传统成像方法多出2个自由度,因此在图象重建过程当中,可以或许取得加倍丰富的图象信息。

            1.媒介

            光场是空间中同时包含地位和偏向信息的四维光辐射场的参数化表示,光场数据的获得为计算成像供给了很多新的成长偏向。

            传统成像方法在拍摄高速活动或多主体较大年夜间距物体时,轻易出现掉焦、跑焦现象。对高速活动物体来讲,想捉住出色一瞬的同时对准焦是异常艰苦的。另外,要削减高速活动物体带来的活动模糊,假设削减暴光时光则导致图象太暗,增大年夜孔径则造成景深太小,背景模糊。而对多主体目标物来讲,核心常常对准在中间物体上,其他目标由于景深太小常常看不清细节。调小光圈的办法在光线充分的情况下可以利用,然则在拍摄光线不足的室内条件下会带来暴光不足的问题。

            光场成像经过过程记录光辐射在传播过程当中的四维地位和偏向的信息,比拟只记录二维的传统成像方法多出2个自由度,因此在图象重建过程当中,可以或许取得加倍丰富的图象信息。另外,还能经过过程数字重聚焦技巧解决特别场合图象的掉焦、背景目标过量等问题; 经过过程合成孔径技巧实现“透视”监督; 在与显微技巧融合后,还能获很多视角大年夜景深显微图象,和重建后的三维立体图。

            2.光场成像的成长

            光场成像的雏形可以追溯到1903年Ives 创造的双目视差显示体系中利用的针孔成像技巧,经过过程在主透镜的像面处放置针孔面阵列,从而使原像面处的光辐射按角度进行重分布跋文录在光探测器上,避免了角度信息的损掉。

            1908 年,Lippman 创造集成拍照术( integral photography,IP),后来被广泛利用于三维全息成像.经过过程用微透镜阵列代替针孔面阵列,在底片上接收到有渺小差其余一系列基元图象,清除Ives 装配中的弥散斑。

            Gershun 在1936年提出光场的概念,将其定义为光辐射在空间各个地位向各个偏向的传播[3]。他认为,达到空间不合点处的光辐射量延续变更,可以或许经过过程几何分析进而积分的办法来计算像面上每点的光辐射量。然则,由于计算量宏大年夜,可以或许进行高次运算的计算机还没有出现,所以当时未能对其理论进行验证。

            1948 年,Gabor 利用2 束相干光干涉记录下物体衍射未聚焦的波前,取得第一张全息图。假设把这张全息图看做是包含偏向和地位信息的光辐射函数,那末这其实也是一张特别的光场图象,而非传统只记录强度信息的二维图象。

            20 世纪六七十年代,Okoshi、Dudnikov、Dudley、Montebello等学者对IP 技巧进行了赓续的改进,微透镜阵列在成像方面的感化也得以凸显。

            随着计算机技巧的赓续成长和微透镜制造精度的进步,Adelson 于1992年将光场理论成功利用到计算机视觉,并提出全光场理论( plenoptic theory)。

            光场理论的进一步完美归功于1996 年Levoy 的光场衬着理论( light field rendering,LFR),他将光场进行参数化表示,并提出计算成像公式。在此基本上,2005 年,Ng 创造了第一台手持式光场相机,其道理简单,利用便利。2006 年,Levoy 将LFR 理论利用于显微成像,并研制出光场显微镜( lightfield microscopy,LFM) ,可以或许一次暴光获很多个视角多组焦平面图象,从而取得大年夜景深的显微图片,并可进行三维重建。

            今朝,随着光电技巧及器件的成长和光场理论的进一步完美,光场成像正渐渐渗透渗出到航空拍摄、动画衬着、安然监督、科学仪器、摄影传媒、立体显示等各个范畴,并朝着集成化、实用化、多元化的偏向迈进。

            3.光场的定义及其获得方法

            3.1.光场的定义


             

            图1. 光场的四维参数化

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