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    Imágenes de campo de luz sin lentes a través de la codificación del difusor

    Se coloca un difusor a una pequeña distancia frente a un sensor para que una fuente puntual temporalmente incoherente en el campo de visión detectable genere un patrón pseudoaleatorio de alto contraste. Las sub-vigas elementales, representado por sus rayos de luz centrales, están codificados angularmente en el patrón Crédito:Zewei Cai, Jiawei Chen, Giancarlo Pedrini, Wolfgang Osten, Xiaoli Liu, y Xiang Peng

    Las imágenes de campo de luz basadas en matrices de microlentes generalmente sufren un compromiso intrínseco entre las resoluciones espaciales y angulares. Para tal fin, Científicos de China y Alemania propusieron conjuntamente una modalidad de imágenes de campo de luz sin lentes utilizando un difusor como codificador. Los rayos de luz se pueden desacoplar de una imagen detectada con resoluciones espacio-angulares ajustables, rompiendo la limitación de resolución del sensor. Este trabajo indica la posibilidad de utilizar medios de dispersión para la grabación y el procesamiento de campos de luz sin lentes.

    Las imágenes de campo de luz pueden detectar información espacial y angular de los rayos de luz. La información angular ofrece capacidades peculiares sobre las imágenes convencionales, como el cambio de punto de vista, reenfoque posterior a la captura, detección de profundidad, extensión de profundidad de campo, etc. El concepto de cámaras plenópticas mediante la adición de una matriz estenopeica o una matriz de microlentes se propuso hace más de un siglo. Hoy en día, Las cámaras plenópticas basadas en matriz de microlentes se utilizan comúnmente para imágenes de campo de luz, como los productos disponibles comercialmente, Lytro y Raytrix. Sin embargo, estos dispositivos enfrentan un compromiso entre las resoluciones espaciales y angulares; la resolución espacial es en general de decenas a cientos de veces menor que el número de píxeles utilizados.

    En un nuevo artículo publicado en Ciencias de la luz y aplicaciones , un equipo de científicos de la Facultad de Física e Ingeniería Optoelectrónica, Universidad de Shenzhen, China y el Institut für Technische Optik, Universidad de Stuttgart, German ha desarrollado una modalidad novedosa para imágenes computacionales de campo de luz mediante el uso de un difusor como codificador, sin necesidad de lentes. A través del difusor, cada subhaz emitido direccionalmente por una fuente puntual en el campo de visión detectable forma una sub-imagen distinguible que cubre una región específica en el sensor. Estas subimágenes se combinan en un patrón pseudoaleatorio único que corresponde a la respuesta del sistema a la fuente puntual.

    Como consecuencia, el sistema tiene la capacidad de codificar un campo de luz incidente en el difusor. Establecemos un modelo de transmisión de campo de luz con codificación de difusor para caracterizar el mapeo de campos de luz de cuatro dimensiones a imágenes de dos dimensiones, donde un píxel recopila e integra contribuciones de diferentes subhaces. Con la ayuda de las propiedades ópticas de la codificación del difusor, la matriz de transmisión del campo de luz se puede calibrar de manera flexible a través de un patrón generado por una fuente puntual. Como resultado, los campos de luz se reconstruyen computacionalmente con resoluciones espacio-angulares ajustables, evitando la limitación de resolución del sensor.

    a, El sistema capturó una imagen sin procesar. B, Los campos de luz en diferentes muestreos espacio-angulares se reconstruyeron a partir de la imagen capturada. A continuación, se obtuvieron las respectivas pilas focales a partir de estos campos de luz reconstruidos mediante la realización de un reenfoque digital. C, Al usar la pila focal, Se estimó la profundidad del objeto medido Crédito:Zewei Cai, Jiawei Chen, Giancarlo Pedrini, Wolfgang Osten, Xiaoli Liu, y Xiang Peng

    Los investigadores construyeron un sistema experimental utilizando un difusor y un sensor. El sistema se demostró para puntos de objetos distribuidos y objetos de área, que muestra el rendimiento dependiente del objeto del enfoque computacional. Se analizó más a fondo el rendimiento con respecto a los muestreos espacio-angulares y los objetos medidos. Después, estos científicos hicieron un resumen de su enfoque:

    "La mejora de la metodología propuesta con respecto al trabajo anterior sobre imágenes de campo de luz con codificación de difusores radica principalmente en dos aspectos. Uno es que nuestra modalidad de imágenes no tiene lentes y, por lo tanto, es compacta y libre de aberraciones; el otro es que el sistema de calibración y La reconstrucción de desacoplamiento se vuelve simple y flexible, ya que solo se requiere un patrón generado por una fuente puntual, "ellos notan

    "Basado en esta modalidad de imágenes de campo de luz sin lentes de disparo único, rayos de luz, miradores, y las profundidades focales se pueden manipular y el problema de la oclusión se puede abordar hasta cierto punto. Esto permite investigar más a fondo el mecanismo intrínseco de la propagación del campo de luz a través del difusor. También es posible transformar la representación del campo de luz con codificación del difusor en el espacio de fase de Wigner, de modo que se pueda tener en cuenta el efecto de difracción introducido por la estructura diminuta interna del difusor y se pueda desarrollar la microscopía del campo de luz sin lentes a través de la codificación del difusor. , "concluyen los científicos.


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