Abstract-Räckvidden av scendjup som verkar fokuserad i en bild är känd som djupet av fältet (DOF). Konventionella kameror begränsas av en grundläggande avvägning mellan fältdjup och signal-brusförhållande (SNR). För en mörk scen måste linsens öppning öppnas upp för att bibehålla SNR, vilket får DOF att minska. Dessutom har dagens kameror DOF som motsvarar en enda platta som är vinkelrät mot den optiska axeln. I detta papper presenterar vi ett bildsystem som gör det möjligt för en att styra DAF på nya och kraftfulla sätt. Vår strategi är att variera positionen och/eller orienteringen för bilddetektorn under integrationstiden för ett enda fotografi. Även när detektorns rörelse är mycket liten (tiotals mikroner) fångas ett stort spektrum av scendjup (flera meter), både i och utanför fokus. Vår prototypkamera använder en mikro-aktuator för att översätta detektorn längs den optiska axeln under bildintegrationen. Med hjälp av denna enhet demonstrerar vi fyra tillämpningar av flexibel DOF. För det första beskriver vi förlängd DOF där ett stort djupområde fångas med en mycket bred bländare (lågt buller) men med nästan djupoberoende defocus oskärpa. Deconvolverande en fångad bild med en enda oskärpa kärnan ger en bild med utökad DEF och hög SNR. Därefter visar vi fångandet av bilder med diskontinuerliga DOFs. Till exempel kan nära och långt objekt avbildas med skärpa, medan föremål däremellan är kraftigt suddiga. För det tredje visar vi att vår kamera kan fånga bilder med lutade DAF (Scheimpflug bild) utan att luta bilddetektorn. Slutligen visar vi hur vår kamera kan användas för att förverkliga icke-planära DOF. Vi tror att flexibel DOF-avbildning kan öppna en ny kreativ dimension inom fotografi och leda till nya möjligheter inom vetenskaplig avbildning, vision och grafik. Index Terms-Imaging geometri, programmerbart fältdjup, detektor rörelse, djupoberoende defocus oskärpa. Ç T HE fältdjup (DOF) i ett bildsystem är det område av scendjup som verkar fokuserad i en bild. I praktiskt taget alla tillämpningar av avbildning, allt från konsumentfotografering till optisk mikroskopi, är det önskvärt att kontrollera DAF. Av särskilt intresse är möjligheten att fånga scener med mycket stora DOFs. DAF kan ökas genom att göra bländaren mindre. Detta minskar dock den mängd ljus som detektorn får, vilket resulterar i större bildljud (lägre SNR). Denna kompromiss blir värre med ökad rumslig upplösning (minskad pixelstorlek). När bildpunkter blir mindre minskar DEF eftersom defocus oskärpa upptar ett större antal bildpunkter. Samtidigt får varje pixel mindre ljus och därmed faller även SNR. Denna kompromiss mellan DOF och SNR är en av de grundläggande, långvariga begränsningar av avbildning. I en konventionell kamera, för varje plats av bilddetektorn, finns det ett scenplan - fokalplanet - som är perfekt fokuserad. I detta dokument föreslår vi att man ska variera bilddetektorns position och/eller orientering under ett fotografis integrationstid. Som ett resultat sopas fokalplanet genom en volym av scenen, vilket får alla punkter i det att komma in i och gå ur fokus medan detektorn samlar fotoner. Vi visar att ett sådant bildsystem gör det möjligt för en att kontrollera DAF på nya och kraftfulla sätt:. Extended Depth of Field: Betrakta fallet där en detektor med en global slutare (alla pixlar exponeras samtidigt och under samma varaktighet) flyttas med enhetlig hastighet under bildintegration. Därefter fångas varje scenpunkt under ett kontinuerligt utbud av fokusinställningar, inklusive perfekt fokus. Vi analyserar den resulterande defocus oskärpa kärnan och visar att den är nästan konstant över det område av djup som fokalplanet sveper igenom under detektorns rörelse. Följaktligen kan den fångade bilden dekonvolveras med en enda, känd oskärpa kärna för att återställa en bild med betydligt större DOF utan att behöva känna till eller bestämma scengeometri. Detta tillvägagångssätt liknar i andemeningen Hauslers arbete i mikroskopi [1]. Han visade att DOF av ett optiskt mikroskop kan förbättras genom att flytta ett prov av djup område d, ett avstånd 2d längs den optiska axeln av mikroskopet, medan filma provet. Den resulterande fångade bildens defokusering är likartad över hela provets djupområde. Detta tillvägagångssätt att flytta scenen med avseende på bildsystemet är dock praktiskt endast i mikroskopi och är inte lämplig för allmänna scener. Ännu viktigare, Hauslers härledning antar att defocus oskärpa varierar linjärt med scendjup som är sant endast för bildsystem som är telecentriska på objektsidan, såsom mikroskop.. Diskontinuerlig Djup av fält: En konventionell kameras DOF är en enda fronto-parallell platta belägen runt det fokala planet. Vi visar att genom att flytta en global shutter detektor nonuniformly, kan vi fånga 58
Den fokus-sweep kameran REF producerar en överplacerad bild med olika mängder av suddig genom att flytta avbildningsanordningen eller linsen längs den optiska axeln under exponeringen.
Flexible Depth of Field Photography
{'venue': 'IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence', 'journal': 'IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence', 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Medicine']}