Um difusor é colocado a uma pequena distância na frente de um sensor de modo que uma fonte pontual incoerente temporalmente no campo de visão detectável gere um padrão pseudo-aleatório de alto contraste. Os sub-feixes elementares, representado por seus raios de luz centrais, são codificados angularmente no padrão Crédito:Zewei Cai, Jiawei Chen, Giancarlo Pedrini, Wolfgang Osten, Xiaoli Liu, e Xiang Peng
A imagem de campo de luz baseada em matriz de microlentes geralmente sofre de uma compensação intrínseca entre as resoluções espacial e angular. Para este fim, cientistas na China e na Alemanha propuseram em conjunto uma modalidade de imagem de campo de luz sem lentes usando um difusor como codificador. Os raios de luz podem ser dissociados de uma imagem detectada com resoluções espaço-angulares ajustáveis, rompendo a limitação de resolução do sensor. Este trabalho indica a possibilidade de usar meios de espalhamento para gravação e processamento de campo de luz sem lente.
A imagem do campo de luz pode detectar informações espaciais e angulares dos raios de luz. A informação angular oferece recursos peculiares sobre a imagem convencional, como mudança de ponto de vista, reorientação pós-captura, detecção de profundidade, extensão de profundidade de campo, etc. O conceito de câmeras plenóticas adicionando uma matriz pinhole ou microlente foi proposto há mais de um século. Hoje em dia, câmeras plenóticas baseadas em matriz de microlentes são comumente usadas para imagens de campo de luz, como os produtos disponíveis comercialmente, Lytro e Raytrix. Contudo, esses dispositivos enfrentam um trade-off entre as resoluções espaciais e angulares; a resolução espacial é em geral dezenas a centenas de vezes menor do que o número de pixels usados.
Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicações , uma equipe de cientistas da Faculdade de Física e Engenharia Optoeletrônica, Universidade de Shenzhen, China e Institut für Technische Optik, Universität Stuttgart, Os alemães desenvolveram uma nova modalidade para imagens computacionais de campo de luz usando um difusor como codificador, sem precisar de nenhuma lente. Através do difusor, cada feixe secundário emitido direcionalmente por uma fonte pontual no campo de visão detectável forma uma subimagem distinguível que cobre uma região específica no sensor. Essas subimagens são combinadas em um padrão pseudo-aleatório único que corresponde à resposta do sistema à fonte pontual.
Consequentemente, o sistema tem a capacidade de codificar um incidente de campo de luz no difusor. Estabelecemos um modelo de transmissão de campo de luz com codificação difusora para caracterizar o mapeamento de campos de luz quadridimensionais para imagens bidimensionais, onde um pixel coleta e integra contribuições de diferentes sub-feixes. Com a ajuda das propriedades ópticas da codificação do difusor, a matriz de transmissão de campo de luz pode ser calibrada de forma flexível por meio de um padrão gerado por uma fonte pontual. Como resultado, campos de luz são reconstruídos computacionalmente com resoluções espaço-angulares ajustáveis, evitando a limitação de resolução do sensor.
uma, Uma imagem bruta foi capturada pelo sistema. b, Campos de luz em diferentes amostragens espaço-angulares foram reconstruídos a partir da imagem capturada. Respectivas pilhas focais foram então obtidas a partir desses campos de luz reconstruídos realizando refocagem digital. c, Usando a pilha focal, a profundidade do objeto medido foi estimada Crédito:Zewei Cai, Jiawei Chen, Giancarlo Pedrini, Wolfgang Osten, Xiaoli Liu, e Xiang Peng
Os pesquisadores construíram um sistema experimental usando um difusor e um sensor. O sistema foi demonstrado para pontos de objetos distribuídos e objetos de área, que mostra o desempenho dependente do objeto da abordagem computacional. O desempenho em relação às amostragens espaço-angulares e objetos medidos foi posteriormente analisado. Depois disso, esses cientistas fizeram um resumo de sua abordagem:
"O aprimoramento da metodologia proposta em relação ao trabalho anterior em imagem de campo de luz com codificação de difusor reside principalmente em dois aspectos. Um é que nossa modalidade de imagem é sem lente e, portanto, é compacta e livre de aberrações; o outro é que a calibração do sistema e a reconstrução de desacoplamento torna-se simples e flexível, uma vez que apenas um padrão gerado por uma fonte pontual é necessário, "eles notam
"Com base nesta modalidade de imagem de campo de luz sem lente de disparo único, raios de luz, pontos de vista, e as profundidades focais podem ser manipuladas e o problema de oclusão pode ser resolvido até certo ponto. Isso permite investigar melhor o mecanismo intrínseco da propagação do campo de luz através do difusor. Também é possível transformar a representação do campo de luz que codifica o difusor no espaço de fase de Wigner para que o efeito de difração introduzido pela minúscula estrutura interna do difusor possa ser levado em consideração e a microscopia de campo de luz sem lente através da codificação do difusor possa ser desenvolvida. , "concluem os cientistas.
