计算摄像学: 全光视觉信息的计算采集

第 1章计算摄像学背景综述 .....................................................1

1.1计算摄像学学科简介 ....................................................1

1.2全光函数 .....................................................................3

1.2.1 空间维度 ..........................................................3

1.2.2 角度维度 ..........................................................5

1.2.3 频谱维度 ..........................................................8

1.2.4 时间维度 ..........................................................9

1.2.5 动态范围与极化 .............................................. 16

1.2.6 联合维度采集 .................................................. 17

1.2.7 光的其他特性 .................................................. 18

1.3本书内容与总述 ......................................................... 20

第 2章高帧率视频与 3维结构计算重建 ................................. 21

2.1原始高帧率视频的联合非高斯去噪和超分辨率重建 ....... 21

2.1.1 介绍 ............................................................... 21

2.1.2 相关工作 ........................................................ 23

2.1.3 模型建立 ........................................................ 24

2.1.4 优化算法 ........................................................ 28

2.1.5 实验结果与分析 .............................................. 31

2.1.6 总结与讨论 ..................................................... 42

2.2时间解耦的多视角高速运动计算成像 ........................... 43

2.2.1 高速运动计算成像相关工作介绍 ....................... 46

2.2.2 多视角高速运动计算成像的系统构建与采集方法 ......................................................... 49
2.2.3 时间解耦的高速运动几何信息计算重构 ............. 50

2.2.4 时间解耦的高速运动纹理信息计算重构 ............. 54

2.2.5 实验结果与分析 .............................................. 61

第 3章高分辨率超光谱视频计算采集...................................... 67

3.1棱镜掩膜式光谱视频捕获方法和系统 ........................... 67

3.1.1 光谱视频捕获相关工作介绍 .............................. 68

3.1.2棱镜掩膜式光谱视频捕获方法 ..............................................71

3.1.3棱镜掩膜式光谱视频捕获系统构建 ........................................78

3.1.4实验结果与应用实例 ............................................................83

3.1.5总结与讨论 .........................................................................88

3.2混合相机式光谱视频捕获方法和系统 ...............................................89

3.2.1混合相机式光谱视频捕获方法 ..............................................90

3.2.2混合相机式光谱视频捕获系统构建 ........................................96

3.2.3实验结果与应用实例 ............................................................99

3.3基于混合相机的场景自适应高分辨率高光谱视频采集 ...................... 105

3.3.1基于混合相机的自适应式光谱视频采集方法 ........................ 105

3.3.2实验结果与应用实例 .......................................................... 109

3.4对偶编码高光谱成像 .................................................................... 111

3.4.1高光谱成像简介 ................................................................ 111

3.4.2对偶编码高光谱采集与重构 ................................................ 112

3.4.3总结与讨论 ....................................................................... 117

3.5双频编码：基于压缩感知的高质量的荧光及反射光的获取 ................ 118

3.5.1引言 ................................................................................. 118

3.5.2相关工作 .......................................................................... 120

3.5.3建模 ................................................................................. 121

3.5.4优化 ................................................................................. 124

3.5.5实验结果与分析 ................................................................ 126

3.5.6总结与讨论 ....................................................................... 131

第 4章高分辨率自由景深计算采集 ........................................................... 132

4.1散焦视频对同时重构深度和全聚焦视频 .......................................... 132

4.1.1散焦深度重构介绍 ............................................................. 132

4.1.2相对散焦模糊深度视频初始化 ............................................ 136

4.1.3时空联合优化深度和全聚焦视频 ......................................... 139

4.1.4多散焦视频的联合散焦去模糊 ............................................ 139

4.1.5时空联合优化数值解法 ...................................................... 140

4.1.6实验结果与分析 ................................................................ 142

4.1.7总结与讨论 ....................................................................... 152

4.2编码重聚焦成像 ........................................................................... 152

4.2.1场景重聚焦介绍 ................................................................ 152

4.2.2场景重聚焦技术背景 .......................................................... 154

4.2.3单曝光编码重聚焦采集和重构 ............................................ 156

4.2.4稀疏编码重构深度和全聚焦图像 ......................................... 158

4.2.5实验结果 .......................................................................... 162

4.2.6分析讨论 .......................................................................... 164

4.2.7总结与讨论 ....................................................................... 165

4.3基于散焦线索的单目立体成像 ....................................................... 165

4.3.1引言 ................................................................................. 165

4.3.2光圈状滤波器的基本原理 ................................................... 166

4.3.3深度估计 .......................................................................... 170

4.3.4实验结果与分析 ................................................................ 171

4.3.5总结与讨论 ....................................................................... 175

第 5章模糊图像的计算重建 ..................................................................... 177

5.1基于对齐互补模糊图像对的图像去模糊算法 ................................... 177

5.1.1对齐互补模糊图像对的采集 ................................................ 177

5.1.2求解算法 .......................................................................... 183

5.1.3实验结果与分析 ................................................................ 187

5.1.4总结与讨论 ....................................................................... 191

5.2基于近红外闪光图像辅助的图像去模糊算法 ................................... 192

5.2.1引言 ................................................................................. 192

5.2.2近红外图像梯度约束 .......................................................... 193

5.2.3空间一致运动去模糊算法 ................................................... 197

5.2.4空间变化运动去模糊算法 ................................................... 202

5.2.5实验结果与分析 ................................................................ 208

5.3运动空变模糊图像的计算恢复 ....................................................... 224

5.3.1背景介绍与相关研究 .......................................................... 224

5.3.2多自由度运动投影模糊模型 ................................................ 227

5.3.3高维概率运动密度函数 ...................................................... 229

5.3.4概率运动密度函数引导下的空变模糊图像恢复 ..................... 234

5.3.5实验结果与分析 ................................................................ 236

5.3.6总结与讨论 ....................................................................... 250

第 6章暂态成像理论、采集与光传输解耦 ................................................. 251

6.1时间解析的全局光传输解耦计算成像 ............................................. 251

6.1.1光传输分析与应用的相关工作介绍 ...................................... 253

6.1.2光传输分量及其物理建模 ................................................... 254

6.1.3时间解析的全局光传输分解 ................................................ 258

6.1.4时间解析光传输解耦与分析的应用 ...................................... 271

6.1.5实验结果与分析 ................................................................ 276

6.1.6总结与讨论 ....................................................................... 281

6.2暂态光传输下的超快无镜头计算成像 ............................................. 282

6.2.1光传输频域分析及无镜头成像系统的相关研究 ..................... 284

6.2.2时间解析的暂态光传输频域分析 ......................................... 286

6.2.3交叉维度信息传输及空间 -时间带宽分析 ............................ 291

6.2.4时间解析的超快无镜头计算成像方法及性能分析 .................. 293

6.2.5实验结果与分析 ................................................................ 297

6.2.6总结与讨论 ....................................................................... 302

6.3频域暂态成像 .............................................................................. 303

6.3.1引言 ................................................................................. 303

6.3.2基于 TOF原理的暂态成像分析 .......................................... 304

6.3.3相关函数标定 .................................................................... 310

6.3.4频域暂态成像的流程 .......................................................... 312

6.3.5图像集修正 ....................................................................... 312

6.3.6暂态图像重构 .................................................................... 315

6.3.7算法复杂度分析 ................................................................ 317

6.3.8实验结果与分析 ................................................................ 318

6.3.9总结与讨论 ....................................................................... 326

参考文献 .................................................................................................... 327