1 武汉工程大学 计算机科学与工程学院，湖北武汉430205
2 智能机器人湖北省重点实验室，湖北武汉43005
3 华中科技大学 化学与化工学院，湖北武汉400074
4 武汉工程大学 邮电与信息工程学院，湖北武汉30205
为解决传统光场相机空间带宽积偏低的问题，提出了一种基于液晶扩散片的光场成像系统。使用光控取向技术进行取向，克服了传统摩擦取向所产生的杂质、静电与物理性损伤等缺陷，制备出适用于光场成像的电控可调液晶扩散片；通过改变液晶扩散片的外加电压，获得了不同电压下的光场信息；通过适配液晶扩散片的成像算法，将高透过率时光场的细节信息与低透过率时光场的散射光强度融合，获得了均衡光强与细节的高分辨率光场信息。与传统光场成像系统相比，所提方法获得的高分辨率光场图像的峰值信噪比整体提升约4.98%，而且成本低、制备简便，实现便捷，有利于制作出高性价比的光场相机，实现高分辨率光场成像。
光场成像 液晶扩散片 光控取向 空间带宽积 light field imaging liquid crystal diffuser light-controlled orientation spatial bandwidth product
1 武汉工程大学计算机科学与工程学院, 湖北 武汉 430205
2 智能机器人湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430205
3 华中科技大学化学与化工学院, 湖北 武汉 430074
基于聚合物分散液晶薄膜提出了一种新型高分辨率光场显示方法。首先,搭建虚拟相机阵列,用来对目标物体的光场信息进行采集,从而获得其元素图像阵列;然后,根据聚合物分散液晶的光电特性,通过调节聚合物分散液晶薄膜的外加电压以及利用人眼的暂留/余晖效应,可获得高分辨率的光场显示结果。实验结果表明,相较于传统方法,所提出的方法较为简便,并拥有较高的显示质量,所呈现图像的峰值信噪比提高了约11%。另外,所提出方法搭建的系统难度小,实用性强。
成像系统 光场显示 元素图像阵列 聚合物分散液晶 计算机视觉
1 武汉工程大学计算机科学与工程学院，湖北 武汉 430205
2 智能机器人湖北省重点实验室，湖北 武汉 430205
3 华中科技大学化学与化工学院，湖北 武汉 430074
针对光场显示中分辨率偏低的问题，提出了一种基于频域平移的仿真方法。通过搭建虚拟相机阵列对三维物体的光场信息进行采集，获得元素图像集合；在频域中通过平移，生成元素图像集合的位移信息；采用时分复用的方法，将原始的元素图像集合与频率平移后的信息进行融合，得到高分辨率光场显示结果。相较于传统方法，所提出的方法实现过程相对简单，计算速度快，并具有较高的显示质量，在光场显示仿真领域，具有较大的应用潜力。
光场显示 仿真 元素图像集合 频域平移 时分复用 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0107001
1 武汉工程大学计算机科学与工程学院, 湖北 武汉 430205
2 智能机器人湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430205
3 华中科技大学化学与化工学院, 湖北 武汉 430074
针对光场显微成像中空间分辨率较低的问题,提出了一种基于图正则化的方法,并进行了光场超分辨率重建,得到了光场的高分辨率视图。首先,通过非周期性提取的方法,获得了光场的视角图;然后,将光场的超分辨率问题,转化为一个全局优化问题,利用光场视图之间的互补信息,进行正则化平滑处理;最后,用最速下降迭代算法,对目标函数最小化求解,重构出高分辨率视图。实验中,采用显微物镜、微透镜阵列以及CCD相机,搭建光场显微镜采集数据,使用图正则化的方法进行光场高分辨率重建;相较于传统方法,所提方法视差估计计算量较小,成像质量较高,并有效保留了原始光场结构。
显微 光场显微镜 微透镜阵列 非周期性算法 图正则化 超分辨率
1 武汉工程大学计算机科学与工程学院, 湖北 武汉 430205
2 智能机器人湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430205
3 华中科技大学化学与化工学院, 湖北 武汉 430074
针对光场成像中对焦图像混叠离焦、具有模糊弥散斑的问题,提出了一种基于微透镜阵列的合成孔径去遮挡算法。搭建含微透镜阵列的微型光场单相机系统,进行原始图像数据采集;采用合成孔径技术对遮挡物进行数字聚焦,识别出遮挡物;选择灰度方差,对遮挡物和目标物体像素值范围进行划分,将识别出的遮挡物去除,并进行二次聚焦,提取出目标图像。实验表明:该算法同其他算法相比,无参考图像质量评价值平均提高18.83%,提升了图像质量;同时也呈现了场景的三维信息,具有较高的对比度和信噪比。
成像系统 光场成像 合成孔径 数字对焦 去遮挡
1 武汉工程大学计算机科学与工程学院, 湖北 武汉 430205
2 智能机器人湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430205
3 华中科技大学化学与化工学院, 湖北 武汉 430074
针对光场成像中视角图提取的分辨率与数据准确性无法兼顾的问题,提出一种非周期性视角图提取算法。首先分析微透镜阵列采样原理,计算出各微透镜中心的偏移量;然后分析视角范围,通过合成多个视点的方式,计算合成视点对应各微透镜的投影区域;最后非周期性地提取像素块构成视角图。实验中采用Lytro相机采集光场数据,采用非周期性算法提取大小为2×2和3×3的像素块构成视角图,相较于传统方法视角图的分辨率分别提升了2×2倍和3×3倍,图像质量也得到较大幅度提升。
成像系统 视角图 非周期性算法 微透镜阵列 光场
1 武汉工程大学 计算机科学与工程学院, 武汉 430205
2 智能机器人湖北省重点实验室, 武汉 430205
3 华中科技大学 化学与化工学院, 武汉 430074
针对光场数据中的深度估计问题, 提出一种基于光场极平面图(epipolar plane image, EPI)的高精度深度估计方法。选用双边模型对EPI进行降噪处理, 以滤除噪声并更好地保留边缘信息; 通过采用类间方差来确定Canny边缘检测的自适应阈值, 结合最小二乘法拟合直线求取斜率, 获得边缘的深度信息; 然后运用线性插值的方法进行深度扩散, 求出非边缘区域的深度值。实验结果表明, 所提出的方法能够较好地进行深度估计, 并且能够较为有效地消除遮挡对于深度估计的影响。
极平面图像 Canny边缘检测 深度扩散 深度估计 epipolar plane image Canny edge detection depth diffusion depth estimation
1 武汉工程大学计算机科学与工程学院, 湖北 武汉 430073
2 湖北省智能机器人重点实验室, 湖北 武汉 430073
3 武汉工程大学邮电与信息工程学院, 湖北 武汉 430073
提出使用128×128元液晶微透镜阵列取代传统固定焦距的微透镜阵列，实现了一种可电控自适应调节的夏克哈特曼波前传感器。该传感器克服了传统波前传感器无法兼顾测量范围与测量精度的缺点，可工作在大测量范围/短焦距与高测量精度/长焦距两种模式下，并可自由切换。通过实验测量，该波前传感器调至短焦距工作模式时其焦距调谐范围为86~400 μm，调至长焦距工作模式时其调制传递函数在0.46以上。并通过对焦点落于CCD有效区域外的极端情况进行实验验证，表明该波前传感器具有一定电控自适应调节能力，在自适应光学系统中具有较大的应用潜力。
传感器 自适应波前传感器 夏克哈特曼方法 液晶 焦点跟踪 光学学报
2013, 33(12): 1228002
