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計算成像技術的介紹

作者◕•╃│：
來源◕•╃│：光虎光電科技（天津）有限公司
訪問量◕•╃│：565
釋出時間◕•╃│：2022-08-22 02:53:41

什麼是計算成像◕☁·│？

在傳統成像過程中│☁▩▩•，由於模糊卷積核與反捲積結果之間的多重對映關係│☁▩▩•，出現了丟失場景的深度資訊│☁▩▩•，導致影象模糊↟•✘│。數字影象處理中的傅立葉變換等無限計算問題在處理時會產生訊號退化│☁▩▩•，將原來的無限域變成有限域↟•✘│。典型的例子是數字影象處理中的傅立葉變換↟•✘│。由於電腦的故障│☁▩▩•，當訊號被嚴重切斷時│☁▩▩•，會出現明顯的鈴聲效應↟•✘│。傳統的利用光電效應實現光電探測的光電成像器件只能探測強度資訊│☁▩▩•，丟失相位資訊↟•✘│。

計算機成像技術中偏振成像技術是一種新興的光學成像技術│☁▩▩•，在目標發射反射·✘₪••、散射·✘₪••、透射和電磁輻射的過程中│☁▩▩•，會產生由自身性質決定的偏振特性│☁▩▩•，增加資訊的檢測維度│☁▩▩•，並結合有效的數學模型│☁▩▩•，可以透過計算方式實現偏振成像或檢測↟•✘│。另外│☁▩▩•，目標和傳輸介質的偏振敏感性·✘₪••、偏振特性與物體表面狀態和固有屬性密切相關│☁▩▩•，且不同型別的目標具有不同的偏振特性│☁▩▩•，使得偏振成像在檢測和識別方面有重要的應用↟•✘│。另外│☁▩▩•，計算成像技術在光子技術成像技術·✘₪••、仿生光學成像技術和計算探測技術中有重要的應用↟•✘│。

計算成像技術不僅具有傳統成像技術強度探測的優點│☁▩▩•，還具有獲得和解釋偏振·✘₪••、相位和光譜等的能力↟•✘│。在現代光學成像中起著重要的作用↟•✘│。其典型應用包括◕•╃│：散射介質成像·✘₪••、新系統偏振成像·✘₪••、光子計數成像·✘₪••、仿生光學成像技術·✘₪••、計算探測器·✘₪••、三維成像和計算光學系統設計↟•✘│。當光波│☁▩▩•，如雲·✘₪••、煙·✘₪••、灰塵·✘₪••、生物組織·✘₪••、混濁液體等↟•✘│。由於散射效應的影響│☁▩▩•，光場的出口變得隨機和無序↟•✘│。

計算成像技術的應用

波前編碼是一種在光學系統的光瞳處插入三次相位板│☁▩▩•，對光學系統的光學傳遞函式進行調製的技術│☁▩▩•，能夠起到拓寬系統景深│☁▩▩•，鈍化像差的作用│☁▩▩•，提高了光學系統的成像效能│☁▩▩•，應用前景廣泛│☁▩▩•，如下圖一所示◕•╃│：

圖一. 上圖為解碼前│☁▩▩•，下圖為解碼處理後

單透鏡光學系統難以校正系統像差│☁▩▩•，成像質量差│☁▩▩•，難以滿足需求↟•✘│。透過獲取全視場的點擴散函式│☁▩▩•，利用反捲積演算法│☁▩▩•，實現單透鏡成像光學系統影象的恢復│☁▩▩•，如下圖二所示◕•╃│：

圖二. 左圖為回覆處理前│☁▩▩•，右圖為恢復處理後

將傳統相機的光圈改為編碼光圈│☁▩▩•，能夠使系統在保證高解析度成像的情況下│☁▩▩•，同時獲取了物方空間深度資訊│☁▩▩•，通過後期計算處理的方法實現深度資訊的提取│☁▩▩•，最終得到全焦點影象↟•✘│。針對衍射光學元件的色差問題│☁▩▩•，利用跨通道反捲積演算法實現光學系統中色差的校正│☁▩▩•，下圖為色差校正前後對比│☁▩▩•，如下圖三所示◕•╃│：

【來源◕•╃│：光虎光學內部培訓資料】

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