1 深圳技术大学 大数据与互联网学院,深圳 518118
2 深圳技术大学 中德智能制造学院,深圳 518118
3 深圳技术大学 新材料与新能源学院,深圳 518118
为了在被测物体部分被遮挡的情况下,仍能完整地测量出物体的表面形貌,提出了一种基于霍夫变换的多线结构光标记的光场3维成像系统。通过提取亚像素的条纹中心坐标进行投票,分析霍夫参数空间中的投票分布,设计了自适应范围投票和自适应窗口策略,无需对条纹级次编码也能够准确地确定对极平面图像中多根直线的参数。结果表明,该系统拟合平面的平均偏差为0.0096 mm,标准偏差为0.0074 mm,并利用光场成像中不同视角下物体的遮挡关系不一致,准确地恢复了被遮挡物体的完整表面形貌。这一结果对于解决3维测量过程中遮挡问题是有帮助的,该研究为获取完整和高效3维数据的测量方法提供了参考。
测量与计量 结构光场 霍夫变换 结构光 光场成像 measurement and metrology structured light field Hough transform structured light light field imaging
类人感知研究中心，之江实验室，浙江 杭州 311121
实时表征超快激光的时域特性是一项非常重要且很有挑战性的工作。现有方法通常仅限于在少数空间点或者二维空间内观测超快激光的传播过程，无法完整记录超快激光在介质中的传播过程，尤其是涉及超光速运动时。作为一种新方法，光场层析技术通过结合智能算法和新型的光学设计，能够以皮秒级时间分辨率对超快现象进行三维成像。笔者借助该技术捕获了超快激光在三维空间中的超光速运动，并证明了在测量超快激光的时空特性时完整考虑激光三维传播过程的重要性。
超快光学 超快激光 三维成像 超光速运动 光场成像 中国激光
2023, 50(11): 1101014
1 河北师范大学, 职业技术学院, 河北 石家庄 050024
2 北京理工大学, 光电学院, 北京 100081
3 首都师范大学, 物理系, 北京 100048
近年来，太赫兹技术在检测、安保等诸多领域变得日益重要。如何扩大视场和提高成像质量是太赫兹成像的关键。针对以上问题，本文基于单相机扫描方式搭建了一个太赫兹光场成像系统以同时实现对太赫兹波空间和角度分布信息的利用。基于四维全光函数和双平面参数化方法，利用太赫兹光场传播过程中的强度一致性进行了重聚焦运算，通过对光场进行积分即可得到一系列对应不同视角、不同成像距离的结果。与初始的太赫兹成像结果相比，所搭建成像系统的视场和成像质量都得到了有效提升。在本文实验中，视场扩大了1.84倍，分辨率从1.3 mm提高到了0.7 mm。此外，部分被遮挡的目标信息也可通过使遮挡物离焦得到恢复。结果证明所搭系统能够提高太赫兹成像质量并拓展其功能，从而为太赫兹无损测量和安全检测提供了新的思路。
太赫兹成像 光场成像 太赫兹无损检测 terahertz imaging light field imaging THz nondestructive testing
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100049
为了实现在长波红外波段应用光场成像技术，对红外光场成像中的辐射定标与非均匀性进行了研究。首先，根据光场成像和非均匀性校正的原理，提出了红外光场成像辐射定标模型，分析了响应漂移与非均匀性的关系。接着，设计标准黑体实验，记录两点校正法定标后30 h内的图像数据，对比了相同条件下光场数据和光场成像的非均匀性变化情况。实验结果表明：在10 min~30 h内，光场数据的非均匀性由0.062%增大到0.62%，光场成像的非均匀性由0.024%增大到0.27%。响应漂移对红外光场成像非均匀性的影响受到微透镜阵列渐晕和重聚焦计算的共同作用。重聚焦计算可有效抑制由响应漂移引起的非均匀性增长。
红外成像 光场成像 辐射定标 响应漂移 infrared imaging light field imaging radiation calibration response drift 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210646
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
与传统成像技术相比, 光场成像技术能够利用光场中光线的传播方向信息, 采用计算成像的方式极大地提高成像系统的景深。而传统的光学显微镜分辨率越高, 景深越小。文章结合光场成像技术和传统光学显微镜, 通过在显微镜一次像面插入微透镜阵列, 提高显微镜景深, 实现光场的显微三维测量。该系统通过单次曝光即可获得光场的四维光场信息, 通过数字重聚焦技术和清晰度评价函数完成光场显微测量。实验结果表明, 基于微透镜阵列的光场显微测量方法是可行的。测量系统以牺牲16倍横向分辨率为代价, 将显微镜头景深提高了近100倍。
光场成像 微透镜阵列 数字重聚焦 深度提取 light field imaging microlens array digital refocus depth extraction
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
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Modern Optics, Nankai University, Tianjin 300350, China
2 Tianjin Key Laboratory of Optoelectronic Sensor and Sensing Network Technology, Tianjin 300350, China
Light field imaging has shown significance in research fields for its high-temporal-resolution 3D imaging ability. However, in scenes of light field imaging through scattering, such as biological imaging in vivo and imaging in fog, the quality of 3D reconstruction will be severely reduced due to the scattering of the light field information. In this paper, we propose a deep learning-based method of scattering removal of light field imaging. In this method, a neural network, trained by simulation samples that are generated by light field imaging forward models with and without scattering, is utilized to remove the effect of scattering on light fields captured experimentally. With the deblurred light field and the scattering-free forward model, 3D reconstruction with high resolution and high contrast can be realized. We demonstrate the proposed method by using it to realize high-quality 3D reconstruction through a single scattering layer experimentally.
computational imaging light field imaging scattering imaging deep learning Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041101
马帅 1,2,3,*王宁 1,2,3朱里程 1,2王帅 1,2,3[ ... ]许冰 1,2,3
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
光场成像能同时记录光线的强度信息与方向信息且具备估计场景深度的能力。然而，深度估计的精度却容易受光场遮挡的影响。因此，本文提出一种边框加权角相关的深度估计方法来解决该问题。首先，该方法将光场角度域图像分成四个边框子集并分别度量这些子集中像素的相关性来构建四个代价体积，以此解决不同类型的遮挡。其次，该方法提出加权融合策略来融合四个代价体积，进一步增强算法的鲁棒性，同时保留算法的抗遮挡能力。最后，融合后的代价体积利用引导滤波对其进行优化，以提升深度估计的精度。实验结果表明，提出的方法在量化指标上优于现有的方法。同时，在绝对深度测量实验中，提出的方法能实现高精度的测量。
边框角相关 加权融合 光场成像 深度估计 side window angular coherence weighted fusion light field imaging depth estimation
1 哈尔滨工业大学 仪器科学与工程学院，黑龙江哈尔滨50080
2 微系统与微结构制造教育部重点实验室（哈尔滨工业大学），黑龙江哈尔滨150080
3 西安航天动力试验技术研究所，陕西西安710100
针对快照式多维成像系统难以实现高维成像的问题，本文提出了一种快照式光谱光场成像方法，使用单个探测器实现了对目标场景光谱光场信息的快速获取。该方法将聚焦光场成像结构引入到快照式超光谱成像傅里叶变换光谱仪中，首先获取混叠了目标场景光场信息和干涉信息的原始图像，然后使用基于卷积神经网络的信息重建算法，将光场信息和干涉信息从原始图像中分别提取出来，并分别利用光场和干涉信息来重建目标场景的深度和光谱。本文搭建了快照式光谱光场成像系统，并对该系统在空间、光谱以及时间维度上的表现进行了实验验证。实验结果表明，该系统在将获取信息的维度扩展到七维的同时，其深度重建的均方根误差为7.7 mm，光谱重建的归一化均方根误差为6.87%。
仪器科学 快照式光谱成像 光场成像 多维成像 instrumentation snapshot spectral imaging light-field imaging multi-dimensional imaging
