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利用无透镜相机捕捉光场的新方法-Fieldwith

更新时间:2023-11-28 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

:FieldwithByh物理好资源网(原物理ok网)

摘要:介绍了一种借助无透镜单反捕捉光场的新方式。通过来回联通摄像机,我们捕捉到一组图像。我们证明了从这种模糊图象重建光场是可能的。该问题的公式化方式类似于计算机层析成像,因而可以使用现有算法重建光场。之后可以使用灯光场渲染3D场景。综合算例表明了该方式的有效性。Byh物理好资源网(原物理ok网)

模型:Byh物理好资源网(原物理ok网)

其实早已有许多不同种类的镜头被发明用于不同的目的,并且在单反系统中使用镜头的一个限制是单反将具有有限的散景(DOF)。当场景有很大的深度变化时,这会给IBR(Image-based)带来问题,由于不是所有的对象都能在一个图象中聚焦。借助这个问题的一种方式是在单反逗留在每位拍摄位置时,以不同的焦距拍摄多个图象。早已完成了从这种捕获的图象集中渲染所有聚焦图象的工作[3][4]。但是,在调整每位单反位置的焦距的同时联通单反是死板和历时的,更不用说为了渲染,必须精确检测每位图象的焦距。Byh物理好资源网(原物理ok网)

论文中提出了一种新的无透镜单反捕捉场景的技巧。除去了单反中的镜头,为此捕捉到的图象中的每位象素都是从不同方向步入该象素的光线的总和。如图1所示,这样的无透镜传感被放置在物体的后面。我们前后联通摄像机,捕捉现场的许多图象。我们表明,尽管捕捉到的图象是模糊的,但使用类似于计算机断层扫描(CT)的技术,我们可以通过现有的方式重建单个光线。不仅节约复杂透镜的成本外,该方案的主要优点是才能形成无限自由度的图象。这是在没有额外假定光源和照明的性质的情况下实现的。Byh物理好资源网(原物理ok网)

仅仅可实现简单3D物体的成像,帧率也不够高Byh物理好资源网(原物理ok网)

附加:计算机断层扫描技术电子计算机断层扫描,它是借助精确准直的X线束、γ射线、超声波等,与灵敏度极高的侦测器一齐围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描,具有扫描时间快,图象清晰等特征,可用于多种癌症的检测;依据所采用的射线不同可分为:X射线CT(X-CT)以及γ射线CT(γ-CT)等。Byh物理好资源网(原物理ok网)

:2006withaByh物理好资源网(原物理ok网)

摘要:本文提出了一种高度灵活的单反。单反由一个图象侦测器和一个特殊的焦段组成,但没有镜头。焦段是一组平行的光衰减层,其透过率在空间和时间上都是可控的。通过对这个焦段应用不同的透射率模式,可以有效地调制入射光,并捕捉传统的基于镜头的单反难以捕捉的图象。诸如,单反可以在不使用任何联通部件的情况下平移和倾斜其视野。它还可以捕捉场景中不相交的感兴趣区域,而毋须捕捉它们之间的区域。据悉,摄像机可以用作估算传感,其中测量器检测衰减层对场景幅射值执行的估算的最终结果。那些和其他成像功能可以用相同的化学摄像机实现,并且这种功能可以通过软件从一个视频帧切换到下一个视频帧。我们早已构建了一个基于这些技巧的原型单反使用裸图象侦测器和液晶调制器作为焦段。详尽讨论了可控焦段无透镜成像的优点和局限性。Byh物理好资源网(原物理ok网)

镜头是有用的,由于它们将场景中的光聚焦在图象平面上,以产生明亮而清晰的图象。镜头严重限制了从场景到图象的几何和幅射映射。Byh物理好资源网(原物理ok网)

模型:Byh物理好资源网(原物理ok网)

图1该单反由两部份组成:侦测器和焦段。(a)在最简单的方式中,光阑是一个光衰减层,其透射率在空间和时间上都是可控的。实现可控衰减孔径的一种实用技巧是使用液晶片。(b)通常来说,焦段是一堆平行的衰减层。这些方式造成了一个灵活的成像系统,可以实现场景点到图象象素的广泛映射。Byh物理好资源网(原物理ok网)

图2基于透镜的单反和所提出的无透镜单反的比较。(a)使用镜头,图象侦测器上的每位点理想地搜集场景中单个点发出的光。(b)使用无透镜单反,侦测器上的每位点都搜集从整个场景发出的光,并通过焦段衰减。在捕获最终的2D图象之前,可以对4D光线集进行操作。这容许单反执行新的成像功能。该图突出了传统镜头单反和我们的无镜头单反之间的区别。Byh物理好资源网(原物理ok网)

理想的镜头单反,如图2(a)所示平面镜成像是什么原理图,将场景聚焦在图象平面上。图象侦测器上的每位点都集成了场景中单个点发出的光。为此,光阑只影响图象的总照度和离焦区域的局部模糊。相反,我们的无透镜成像系统,如图2(b)所示,没有聚焦。图象侦测器上的每位点都整合了从整个视野发出的光。在积分之前,与每位图象点相关联的2D光场被衰减光阑调制。为此,孔径决定了成像过程的几何结构和光度。Byh物理好资源网(原物理ok网)

该单反的特征:Byh物理好资源网(原物理ok网)

瞬时视野变化:单反只需改变焦段的透射率模式,就可以将其观察方向顿时改变为任意方向。相比之下,传统单反依赖于摇摄电机,这种马达遭到机械约束的限制,会形成运动模糊。Byh物理好资源网(原物理ok网)

分割视场:单反可以在一帧内捕捉场景中不相交的部份,而不捕捉它们之间的区域。使用摄影机的系统可以选择在每位时间实例中捕捉场景的什么部份。这样平面镜成像是什么原理图,单反就可以以更高的帧率捕捉到相距很远的运动物体。相比之下,传统单反被迫将侦测器的有限帧率均匀分布在大视场上。Byh物理好资源网(原物理ok网)

单反作为一个估算传感:单反可以调节光线,使捕捉到的图象是光学应用于场景幅射的估算结果。这样,单反就可以在图象产生过程中进行高昂的估算。相比之下,因为镜头执行的场景到图象的刚性映射,传统单反未能执行这种估算。我们单反的理想设计包括将侦测器和衰减层作为一个数学设备来制造。Byh物理好资源网(原物理ok网)

在我们的原型实现中,我们使用了一个现成的无镜头数码单反作为侦测器,一个现成的液晶显示器作为可控焦段。在须要多个衰减层的情况下,我们使用具有恒定透射函数的数学孔径。使用我们的原型,我们演示了我们的成像系统在不同应用中的使用。Byh物理好资源网(原物理ok网)

:2009forPoint-of-CareByh物理好资源网(原物理ok网)

摘要:我们展示了一个平台,将微流控芯片与无透镜成像相结合,在资源有限的环境下进行CD4+T淋巴细胞计数。为了捕获CD4+T淋巴细胞,将抗CD4抗原固定在微流控芯片上。借助无透镜阴影成像技术,用电荷耦合元件(CCD)传感检查捕获的细胞。借助细胞手动计数软件,在3s内计数芯片(24mm×4mm×50μm)上捕获的细胞的灰度阴影图象。该装置实现了70.2±6.5%的捕获效率,88.8±5.4%的CD4+T淋巴细胞的捕获特异性,96±1.6%的CCD效率,83.5±2.4%的总体平台性能(n=9个设备)。这一集成平台有可能用于护理点测量(POCT),以快速捕获、成像和计数未处理的全血中的特定细胞类型。Byh物理好资源网(原物理ok网)

模型:Byh物理好资源网(原物理ok网)

图1CCD成像平台示意图:(A)CCD成像平台监测捕获的细胞。当光入射到被捕获的细胞上时,细胞膜发生衍射并透射光。CCD可以在一秒内成像出由衍射形成的CD4+T淋巴细胞的阴影。图象由无透镜CCD成像平台获得。(b)微流控芯片和CCD成像平台图片。CCD传感的视野为35mmx25mm。只需将微流控通道放置在传感上,就可以无需对准整个微流控设备。(c)显示了用无透镜CCD成像平台拍摄的图象和微流控通道中心的放大视图。放大后的相片显示的是衍射获得的图象。比列尺,100µm。Byh物理好资源网(原物理ok网)

:2011SuperByh物理好资源网(原物理ok网)

摘要:在超码率领域,研究人员正企图克服成像系统的衍射和几何边界。在这篇论文中,我们提出一个近来发展的方式,借以克服几何限制,同时使用统一的空间光调制器(SLM)的无透镜配置。Byh物理好资源网(原物理ok网)

帧率是成像系统才能辨别的最好的空间特点。光学系统的帧率遭到衍射的限制(Lord,Abbe)[1],侦测器的几何结构[2]及其象素的噪音等效性[2]。与衍射相关的帧率限制与光学波长与成像透镜的F数(焦距与透镜半径之比)之间的乘积成反比,而且与从物体中的小空间特点衍射而至的光线的角跨距有关由成像透镜采集[3]。几何帧率受侦测器中每位象素的空间密度和面积的限制[2]。象素的空间密度越大,奈奎斯特取样频度就越高。每位象素越小,就越接近使用狄拉克三角函数形参的理想取样。在本文中,我们提出了一种新的方式来克服几何码率的限制,使用基于SLM的全无透镜光学结构。Byh物理好资源网(原物理ok网)

模型:Byh物理好资源网(原物理ok网)

图1:(a)。上图:仅基于SLM的实验成像装置示意图。第1部份(数字1-2):使用投射在物体底部的二补码掩模(整条线)的光束整形。第2部份(编号3-4):推动态衍射透镜的成像系统(实线)。右图:一个相位函数的事例,它被编码到SLM显示器上。在左侧我们实现了一个镜头功能,在右边我们实现了一个相位函数来形成投影纹样。(b)一。实验装置本身的图象。照明激光器在左边。Byh物理好资源网(原物理ok网)

求解方法:Byh物理好资源网(原物理ok网)

估算方式上较为常规,实验设计较为创新Byh物理好资源网(原物理ok网)

:2014thinmediaByh物理好资源网(原物理ok网)

摘要:借助扩散器的复透射函数,可以重建薄散射介质成像的物体。我们演示了在无透镜装置中用数值相位共轭法重建静态和动态物体的图象。数据是通过对被非均匀介质相干照明和遮蔽的物体的单次迸发硬度捕捉获得的,即在试样上衍射的光被聚碳香豆素扩散器散射,并记录形成的散斑场。作为一个打算步骤,只需在成像前进行一次,就可以用干涉法检测扩散器衍射到单反芯片上的复杂散斑场,进而重建扩散器的传输函数。插入样品后,单反平面上的散斑场发生变化,依照新的光强分布可以重建出样品的复场。在对扩散器场进行初始干涉检测后,该方式对扩散器的后续失准具有鲁棒性。该方式可以推广到放置在一对薄散射板之间的物体成像。因为散斑信息包含在单个图象中,所以可以对单个图象进行散斑处理。Byh物理好资源网(原物理ok网)

随机薄介质散射光场的信息不会遗失,而是以散射光场的复振幅编码。诸如,被散射介质遮蔽的物体可以通过全息反转散射过程来重建。Byh物理好资源网(原物理ok网)

这儿我们展示了一种无透镜单次拍摄技术,用于重建被薄散射介质遮挡的物体。因此,首先在扩散器前面几分米处的单反平面上,用干涉法检测通过扩散器的相干光束的复场。当散射体前面物体的畸变硬度分布被捕获时,原本检测的未受干扰散斑场的相位信息(不插入物体)可以实现散射过程的数值反转。在初始校正以后,这可以在视频速度下完成。我们表明,虽然潜在的误差,如扩散板的纵向位移,也可以通过数值重新校正进行跟踪和补偿。据悉,嵌入在两个扩散板之间的样品的成像也可以通过改进的重建程序来实现。Byh物理好资源网(原物理ok网)

模型:Byh物理好资源网(原物理ok网)

重建方式:Byh物理好资源网(原物理ok网)

散射面内目标场的复振幅:Byh物理好资源网(原物理ok网)

目标和扩散场在传感平面上的复振幅为:Byh物理好资源网(原物理ok网)

传感平面上的硬度分布由下式给出:Byh物理好资源网(原物理ok网)

通过传感平面中扩散器的物体复振幅的表达式:Byh物理好资源网(原物理ok网)

假如忽视“噪声”项,则公式(5)两侧的所有诱因都是已知的,即扩散板散斑图在传感平面A′d和φ′d上的振幅和相位分布分别由初始干涉校正检测确定,i′CCD是单次拍摄硬度捕捉通过扩散器的物体。对于重建,公式(5)的两侧通过基于标准FFT的标量衍射传播数值传播到扩散平面[18]:Byh物理好资源网(原物理ok网)

进一步传播到目标平面,则形成:Byh物理好资源网(原物理ok网)

进而实现目标成像过程。Byh物理好资源网(原物理ok网)

这些形式实际上是根据物体的复数模型(即带相位),之后考虑特点相位的偏斜,按照传播路径来产生成像模型。这些方法对于相干光有效.Byh物理好资源网(原物理ok网)

:20163D-ShotByh物理好资源网(原物理ok网)

摘要:我们提出了一个三维无透镜,基于扩散的单反,并表明该系统满足压缩传感器的要求,才能从单个图象重建稀疏、无遮挡的三维样本。Byh物理好资源网(原物理ok网)

检测容积物体的辐照度分布须要三维成像。因为光学图象传感不是三维的,为了重建三维图象,一般必须获取多个二维图象(比如,在层析成像中,焦叠加反褶积)。对于动态样本,多炮方式速率太慢,须要单次采集。但是,在精典的讯号处理框架中,三维重建中的体质数不能超过二维检测中的像质数。因而,单次三维成像方式一般具有较低的空间码率。近来在压缩感知方面的研究[1]通过借助稀疏性来解决一个欠确定的反问题,打破了这一障碍。压缩传感器要求检测系统捕捉不相关的、多路复用的检测值。这种技术已应用于相干数字全息[2]和萤光显微镜中的类似看法[3,4]。Byh物理好资源网(原物理ok网)

在这项工作中,我们提出了一个单镜头三维压缩传感器无透镜成像仪。基于掩模的无透镜单反,如[5,6],自然提供了必要的多路检测。在这儿,我们的掩模是一个廉价且光效高的伪随机相位掩模(一个扩散器),放置在2D传感后面(图1a)。我们在之前的研究中[7]强调,扩散器形成高对比度的结构化硬度模式,称为焦散线(图1b)。在这项工作中,我们表明,在无透镜配置中,三维体中的点所形成的焦散斑图具有高度的惟一性和复用性。我们使用一个改进的频域模型来有效地将我们的检测值与物体联系上去,这除了使校正显得容易,但是通过优化实现了高效的数值重建。我们通过实验演示了我们的系统,从130万象素的二维检测中重建了4400万个体素。Byh物理好资源网(原物理ok网)

模型:Byh物理好资源网(原物理ok网)

图1(a)具有远场轴上点源对象的单反示意图。(b)该点源的焦散斑图(PSF)。(c)-(d)联通点源会使PSF沿相反方向纵向联通。(e)-(f)联通点源轴向放大PSF。Byh物理好资源网(原物理ok网)

方式:Byh物理好资源网(原物理ok网)

单个深度对传感检测的贡献由裁切频域给出:Byh物理好资源网(原物理ok网)

它可以表示为矩阵A除以3D辐照度向量L:Byh物理好资源网(原物理ok网)

为了恢复三维辐照度,我们解决了以下稀疏约束最小二乘问题:Byh物理好资源网(原物理ok网)

检测较为确切的PSF是实现该技巧的关键。Byh物理好资源网(原物理ok网)

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