基于透镜模型的部分相干光场相位检索技术

基于强度传输方程(TIE)的相位检索技术通过光学 与计 算的结合,利用强度信息恢复相位,避免了由于干涉法造成的分辨率、敏感性等问题,理论 和 实验证明是获取相位信息的一种可行途径。 这一方法是基于相 干照明假设前提推导出的,将TIE直接扩展到部分相干场是困难的,因为部分相干光 场对于时间是随机 波动的,需要使用点对之间的相关函数完整描述。结合部分相干光场的光学特性以及实际 成像中的透镜 相位调制作用,本文提出了一种基于透镜模型的部分相干照明下的相位检索新方法,并给 出了一致照明和 非一致照明下的相位检索结果。实验验证了新方法的合理性和正确性。新方法的提出,扩展 了传统的基于TIE的相位检索方法的应用范围。     

频域二元纯相位编码压缩成像

超分辨率被认为是光学成像和图像处理的"圣杯"之一.压缩感知理论的引入给出一种新的实现从单幅低分辨率图像的超分辨率重构方法,避免了传统超分辨率方法需要多幅亚像素图像的弊端.在分析压缩感知测量矩阵与光学成像系统之间对应约束异同的基础上,提出一种基于4-f光学架构的频域二元相位编码压缩成像方法,可以实现在单次曝光条件下获得的单幅低分辨率测量图像中实现超分辨率重建,不需要其他任何额外的信息采集.二元相位掩膜比均匀相位掩膜更容易物理实现,是压缩成像物理实现的一种更加可行的方案.模拟实验表明提出的方法可以有效地捕获图像的信息与高精度重建.此外,对于大尺度图像重建,该方法在重建时间方面优于Romberg提出的随机解调方法,在更符合实际方面的采样策略方面优于Yin提出的RecPC方法.     

纹理映射中的平面校正技术研究

为了快速实时地进行由平面组成的结构景物的3D建模问题,文中介绍了一种在进行图像3D重构时纹理映射中的平面校正方法.介绍了三角形模型在图像处理、图形绘制、虚拟现实等技术中的重要作用.从射影几何的角度出发,给出了从两幅视图进行景物三维重构的分层重构方法.在已知欧氏重构即摄像机内参数的基础上,介绍一种基于标定的平面射影失真矫正方法.通过此方法,将矫正过的纹理映射到欧式点重构结构中,得到景物的3D模型.经实验验证,这种方法在处理由平面组成的景物的3D重构中是实时有效的.     

线性多视图重构的新算法

研究了由多幅图像恢复摄像机矩阵和空间物体三维几何形状这一多视图三维重构问题,改进了由Hartley和Rother等人分别给出的基于由无穷远平面诱导的单应进行射影重构的算法,提出了一种新的线性算法,它仅需要空间中3个点在每幅图像上均可见。因为空间中不在同一直线上的3个点恰好确定一个平面,所以它避免了Hartley和Rother等方法中需要确定空间4个点是否共面这一比较棘手的问题。大量实验结果表明,这种方法快速、准确且受噪声影响小。     

基于射影变换模型的图像特征点集配准

图像配准是计算机视觉中目标识别的一种基本方法,其目的是在待识别图像中寻找与模型图像的最佳匹配。该文讨论以特征点表示的图像间的配准问题,利用矩阵分解理论推导出射影变换下特征点集配准的闭合公式,给出变换参数估计的算法,并用模拟数据和图像角点检测的真实数据加以验证。实验表明该方法精确、稳定、受噪声影响小。     

基于非常稀疏随机投影的图像重建方法

将非常稀疏随机投影引入可压缩传感CS（Compressed Sensing）理论,提出一种新的CS测量矩阵：非常稀疏投影矩阵。利用非常稀疏投影分布的渐近正态性,证明了新的矩阵满足CS测量矩阵的必要条件。该矩阵由于其构成的非常稀疏性大大简化了图像重建过程中的投影计算,从而提高重建速度。实验结果表明非常稀疏投影矩阵在满足一定测量数目要求的条件下可以精确重建。最后给出了新的测量矩阵与一般采用的高斯和贝努里测量矩阵的重建结果比较和分析。     

体视显示中的一种新技术

体视显示是一种重要的3D显示技术,由于在技术实现上比较简单,因此在广告宣传、教育、娱乐、机械设计、建筑设计、医疗等领域具有广阔的应用前景。体视显示需要满足双眼特性的图像对,但是通常拍摄的图像一般不符合双眼特性,为此,研究了一种新的视图合成方法。该方法的核心思想是根据两幅源图像的张量和给定的摄像机位置来计算新的三焦点张量,再利用新张量和对应点得到满足双眼特性的图像对。实验证明该算法简单,容易实现。     

自然光条件下基于Green函数的相位检索方法

基于强度测量的确定性相位检索技术将光学与计算结合起来，通过求解强度传输方程恢复相位信息，理论和实验证明是相位检索的可行途径.论文将Green函数应用于强度传输方程的求解中，给出Neumann和Dirichlet边界条件下新的推导方法.该方法中，Green函数的偏导数是四维矩阵，随着图像分辨率的提高，直接求解所占的内存空间比较大，提出了数值化处理方法，并推广到自然光条件下的相位检索中.同时，搭建了图像数据采集光学平台.模拟和真实实验验证了算法的正确性和实用性.     

二次曲线运动轨迹恢复的新方法

研究了摄像机和景物同时运动时三维结构的重构问题，即从运动物体在多幅图像上的测量值重构物体在三维空间中的运动轨迹。这里的摄像机可以是一个移动的摄像机，也可以是由空间中多个不同位置的摄像机组成的集合。这个问题首先由AShashua等提出并定义为“轨迹三角形法”。在关于运动轨迹的某些约束条件下，他们恢复了物体在三维空间中的运动轨迹。这里提出一种基于“测量矩阵”的秩5约束的新方法，这种方法只要求解一个单变量高次方程组，没有用到优化问题，因此是简单、直接的。虽然讨论的运动轨迹是二次曲线，但它也可以方便地推广到运动轨迹为高次多项式曲线的情况。     

基于整体变分的相位恢复

相位恢复是指利用直接测量得到的强度分布恢复相位从而重建波函数。为了能够在已知强度信息的情况下最大限度地恢复相位,结合强度传输方程提出一种基于整体变分的相位恢复算法：首先在一致性照明的情况下建立相位恢复模型,然后把相位恢复问题转化为带有整体变分正则化项的图像能量泛函极值问题,再使用有限差分牛顿法求出相位的最优解。该算法只需要测量临近空间平面上的光波的空间强度即可从强度图像中恢复相位信息,避免了由于干涉法要求光源的空间和时间连续所造成的分辨率、敏感性等问题。实验表明在恢复相位的同时可以保持良好的边缘。