Beräkningsfotografering
Beräkningsfotografering avser digital bildfångst och bearbetningstekniker som använder digital beräkning istället för optiska processer. Beräkningsfotografering kan förbättra en kameras kapacitet, eller introducera funktioner som inte alls var möjliga med filmbaserad fotografering, eller minska kostnaden eller storleken på kameraelement. Exempel på beräkningsfotografering inkluderar beräkning i kameran av digitala panoramabilder , bilder med högt dynamiskt omfång och ljusfältskameror . Ljusfältskameror använder nya optiska element för att fånga tredimensionell sceninformation som sedan kan användas för att producera 3D-bilder, förbättrat skärpedjup och selektiv defokusering (eller "postfokus"). Förbättrat skärpedjup minskar behovet av mekaniska fokuseringssystem . Alla dessa funktioner använder beräkningstekniker.
Definitionen av datorfotografi har utvecklats för att täcka ett antal ämnesområden inom datorgrafik , datorseende och tillämpad optik . Dessa områden ges nedan, organiserade enligt en taxonomi som föreslagits av Shree K. Nayar [ citat behövs ] . Inom varje område finns en lista över tekniker, och för varje teknik citeras ett eller två representativa artiklar eller böcker. Avsiktligt utelämnat från taxonomin är bildbehandlingstekniker (se även digital bildbehandling ) som tillämpas på traditionellt tagna bilder för att producera bättre bilder. Exempel på sådana tekniker är bildskalning , dynamiskt omfångskomprimering (dvs. tonmappning ), färghantering , bildkomplettering (aka inpainting eller hålfyllning), bildkomprimering , digital vattenmärkning och konstnärliga bildeffekter. Också utelämnade är tekniker som producerar avståndsdata , volymdata , 3D-modeller , 4D-ljusfält , 4D, 6D eller 8D BRDF eller andra högdimensionella bildbaserade representationer. Epsilon-fotografi är ett underområde av beräkningsfotografi.
Effekt på fotografering
Foton tagna med datorfotografering kan tillåta amatörer att producera fotografier som konkurrerar med professionella fotografers kvalitet, men för närvarande (2019) överträffar inte användningen av professionell utrustning.
Beräkningsbelysning
Detta är att kontrollera fotografisk belysning på ett strukturerat sätt och sedan bearbeta de tagna bilderna för att skapa nya bilder. Tillämpningarna inkluderar bildbaserad återbelysning, bildförbättring, bildutskärning , geometri/materialåterställning och så vidare.
Avbildning med högt dynamiskt omfång använder olika exponerade bilder av samma scen för att utöka det dynamiska omfånget. Andra exempel inkluderar bearbetning och sammanslagning av olika upplysta bilder av samma motiv ("lightspace").
Beräkningsoptik
Detta är infångning av optiskt kodade bilder, följt av beräkningsavkodning för att producera nya bilder. Avbildning med kodad bländare användes huvudsakligen inom astronomi eller röntgenbilder för att öka bildkvaliteten. Istället för ett enda nålhål appliceras ett nålhålsmönster vid bildbehandling och dekonvolution utförs för att återställa bilden. I kodad exponeringsavbildning kodas slutarens på/av-läge för att modifiera kärnan av rörelseoskärpa . På så sätt blir rörelsesuddighet ett välkonditionerat problem . På liknande sätt, i en linsbaserad kodad bländare, kan bländaren modifieras genom att sätta in en bredbandsmask. Ofokuserad suddighet blir således ett välkonditionerat problem. Den kodade bländaren kan också förbättra kvaliteten i ljusfältsinsamling med Hadamard-transformoptik.
Kodade bländarmönster kan också utformas med hjälp av färgfilter, för att applicera olika koder vid olika våglängder. Detta gör det möjligt att öka mängden ljus som når kamerasensorn, jämfört med binära masker.
Beräkningsavbildning
Computational imaging är en uppsättning avbildningstekniker som kombinerar datainsamling och databehandling för att skapa bilden av ett objekt genom indirekta metoder för att ge förbättrad upplösning , ytterligare information som optisk fas eller 3D-rekonstruktion . Informationen registreras ofta utan att använda en konventionell optisk mikroskopkonfiguration eller med begränsade datauppsättningar.
Beräkningsavbildning gör det möjligt att gå bortom fysiska begränsningar för optiska system, såsom numerisk bländare , eller till och med utplånar behovet av optiska element .
För delar av det optiska spektrumet där avbildningselement såsom objektiv är svåra att tillverka eller bildsensorer inte kan miniatyriseras, ger datoravbildning användbara alternativ, inom områden som röntgen- och THz-strålning .
Vanliga tekniker
Bland vanliga beräkningstekniker är linslös avbildning , beräkningsfläckavbildning, ptychography och Fourier ptychography .
Beräkningsteknik bygger ofta på kompressionsavkänning eller fasåtervinningstekniker , där objektets vinkelspektrum rekonstrueras. Andra tekniker är relaterade till området för beräkningsavbildning, såsom digital holografi , datorseende och omvända problem såsom tomografi .
Beräkningsbearbetning
Detta är bearbetning av icke-optiskt kodade bilder för att producera nya bilder.
Beräkningssensorer
Det här är detektorer som kombinerar avkänning och bearbetning, vanligtvis i hårdvara, som den översamplade binära bildsensorn .
Tidigt arbete med datorseende
Även om datorfotografering är ett för närvarande populärt modeord inom datorgrafik, dök många av dess tekniker först upp i datorseendelitteraturen, antingen under andra namn eller i tidningar som syftade till 3D-formanalys.
Konsthistoria
Beräkningsfotografering, som en konstform, har utövats genom att fånga olika exponerade bilder av samma ämne och kombinera dem. Detta var inspirationen till utvecklingen av den bärbara datorn på 1970-talet och början av 1980-talet. Beräkningsfotografi inspirerades av Charles Wyckoffs arbete , och därför benämns datauppsättningar för beräkningsfotografering (t.ex. olika exponerade bilder av samma ämne som tas för att göra en enda sammansatt bild) ibland som Wyckoff-uppsättningar, till hans ära.
Tidiga arbeten inom detta område (gemensam uppskattning av bildprojektion och exponeringsvärde) utfördes av Mann och Candoccia.
Charles Wyckoff ägnade mycket av sitt liv åt att skapa speciella typer av 3-lagers fotografiska filmer som fångade olika exponeringar av samma motiv. En bild av en kärnvapenexplosion, tagen på Wyckoffs film, dök upp på omslaget till Life Magazine och visade det dynamiska omfånget från mörka yttre områden till inre kärna.
Se även
- Adaptiv optik
- Multispektral avbildning
- Samtidig lokalisering och kartläggning
- Superupplösningsmikroskopi
- Time-of-flight kamera
externa länkar
- Nayar, Shree K. (2007). "Computational Cameras" , konferens om maskinseendeapplikationer .
- Computational Photography (Raskar, R., Tumblin, J.,) , AK Peters. I pressen.
- Specialnummer om datorfotografering , IEEE Computer, augusti 2006.
- Kamerakultur och beräkningsjournalistik: fånga och dela visuella upplevelser Arkiverade 2015-09-06 på Wayback Machine , IEEE CG&A Special Issue, feb 2011.
- Rick Szeliski (2010), Computer Vision: Algorithms and Applications , Springer.
- Computational Photography: Methods and Applications (Ed. Rastislav Lukac), CRC Press, 2010.
- Intelligent bildbehandling (John Wiley and Sons bokinformation).
- Jämförande ekvationer .
- GJB-1: Ökar det dynamiska omfånget för en digitalkamera genom att använda Wyckoff-principen
- Exempel på bärbar datorfotografering som konstform
- Siggrafkurs i datorfotografi