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
长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
传统方法是建立从光场到显示面的映射计算生成元素图像,但会存在很多冗余映射。针对这一问题,提出沿光路逆向迭代的算法,建立从元素图像显示面到重建光场的单射,使元素图像中的每个像素只对应唯一的光场像素,这可以提高像素的匹配精度,消除深度阶跃处的空洞。所提算法的核心是以元素图像显示面每一点为始点,经过透镜的光心作射线,通过迭代搜索求出射线与光场曲面距离观察者最近的交点,并作为元素图像的匹配点。所提算法的时间复杂度主要受控于元素图像阵列的像素总和,元素图像的计算生成速率是现有算法的8倍以上,图像中的像素总数越大,所提算法的速率优势越明显,且实验结果验证理论推导的正确性。
成像系统 集成成像 微透镜阵列 元素图像 深度信息 光学学报
2020, 40(19): 1911002
长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
针对集成成像技术视角窄的问题,提出了一种在集成成像计算重构中增大视角的方法。根据集成成像原理,利用相邻元素图像之间的相似性,对相邻元素图像单元进行配准、拼接,扩大每个微透镜对应的元素图像区域,以减少重构时所提取像素超过元素图像区域的情况发生,从而扩大了计算重构完整3D图像的视角。相比传统方法,本文方法在观看方向偏离光轴较大,超过传统视角一定范围时,元素图像也可以通过对应的微透镜进行正确合成,但由于计算重构时增加了相邻元素图像的配准、拼接过程,因此计算时间有所增加。
图像处理 集成成像 计算重构 视角 元素图像拼接 光学学报
2019, 39(11): 1110001
苏州大学物理与光电能源学部， 江苏 苏州 215006
衍射受限集成成像光线追迹算法所重构的深度平面是物体深度的重聚焦图像，重构图像像质模糊，不利于物体的三维重构。针对这些问题，提出了一种基于衍射追迹的深度平面重构算法,由菲涅耳衍射公式计算物空间点源传播至成像系统各平面的光场分布，最终求得每个采样点在传感器上的光强脉冲响应，通过反解与光强脉冲响应相关的线性方程组，实现物体深度平面的图像重构。仿真结果表明，采用该方法实现的重构图像是物体的深度平面切片，而且图像像质接近于原始图像，有利于物体的三维重建。
成像系统 集成成像 计算重构 菲涅耳衍射 元素图像
长春理工大学电子信息工程学院, 吉林 长春 130022
高质量的集成成像系统需要采集和存储大量图像数据。提出了一种新的计算机重构方法，可以减少集成成像系统显示端在计算机重构时所需要使用的数据量。传统的计算机重构方法要利用每个元素图像，而此方法对CCD相机采集的元素图像阵列进行周期采样，仅利用被采样的元素图像即可重构出多视点图像。这种方法充分利用集成成像中邻近的元素图像中具有匹配像素的特点，将未被采样的元素图像信息由邻近的被采样的元素图像中的匹配像素替代，从而减少了重构过程中使用的数据量，这给不同性能的集成成像显示端带来很大的灵活性，降低了对存储空间和传输带宽的要求。
集成成像 计算机重构 元素图像 采样 匹配像素
南开大学现代光学研究所 光学信息技术科学教育部重点实验室， 天津 300071
利用相机阵列获取三维信息实现三维集成成像与显示时，为消除相机阵列空间位置偏差对元素图像阵列的影响，提高再现三维图像的质量，以相机阵列记录系统为基础提出了一种元素图像阵列校正方法。通过特征点位置坐标以及相机位置平移误差和旋转误差的计算，分析了相机阵列位置平移误差和旋转误差与元素图像间的关系，以及校正算法的精度。利用光学实验对该算法进行了验证，结果表明，此方法可有效消除相机阵列位置偏差对元素图像阵列的影响，并且校正后再现三维图像质量明显优于误差图像，峰值信噪比提高了33.6%，实现了基于三维集成成像相机阵列获取的元素图像校正，满足了集成成像的显示要求。
图像处理 三维成像与显示 集成成像 元素图像校正
南开大学 现代光学研究所 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300071
为了得到理想的抗串扰三维图像，研究了用相机阵列记录三维场景时，如何排列所获取的元素图像并使其与重构的微透镜阵列匹配的问题。通过分析集成成像原理，讨论了元素图像间距、微透镜阵列间距、焦距等几个重要参数之间的关系，证明了对于固定的微透镜阵列，元素图像间距是场景重构时的重要因素，并结合分析给出了最佳设计参数。系统分析了元素图像阵列放置在焦面或焦面以外的物像关系，以及元素图像间距的作用，针对上述因素对成像串扰及景深的影响，论证了在焦面成像时串扰最小，景深最大的结论。所证明的结论对用相机获取大场景时排列所获元素图像，实现三维再现具有指导意义。
集成成像 元素图像间距 微透镜阵列间距 场景重构 integral imaging pitch of elemental image pitch of microlens array reconstruction
