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  • 数码相机原理

    2013-01-01 17:20:50
    数码相机原理,是一篇很好的原理讲解文件,值得大家去学习的一遍文档
  • Lytro 光场相机 原理

    2013-01-17 09:45:42
    Lytro 光场相机 原理 论文出处 空间DFT
  • 照相机简称相机,是一种利用光学成像原理形成影像并使用底片记录影像的设备。很多可以记录影像设备都具备照相机的特征。医学成像设备、天文观测设备等等。照相机是用于摄影的光学器械。被摄景物反射出的光线通过照相...

    照相机简称相机,是一种利用光学成像原理形成影像并使用底片记录影像的设备。很多可以记录影像设备都具备照相机的特征。医学成像设备、天文观测设备等等。照相机是用于摄影的光学器械。被摄景物反射出的光线通过照相镜头(摄景物镜)和控制曝光量的快门聚焦后,被摄景物在暗箱内的感光材料上形成潜像,经冲洗处理(即显影、定影)构成永久性的影像,这种技术称为摄影术。分为一般的照相与专业的摄像。

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    照相机简称相机,是一种利用光学成像原理形成影像并使用底片记录影像的设备。很多可以记录影像设备都具备照相机的特征。医学成像设备、天文观测设备等等。照相机是用于摄影的光学器械。被摄景物反射出的光线通过照相镜头(摄景物镜)和控制曝光量的快门聚焦后,被摄景物在暗箱内的感光材料上形成潜像,经冲洗处理(即显影、定影)构成永久性的影像,这种技术称为摄影术。

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    结构和原件:

    通常,照相机主要元件包括:成像元件、暗室、成像介质与成像控制结构。

    成像元件可以进行成像。通常是由光学玻璃制成的透镜组,称之为镜头。小孔、电磁线圈等在特定的设备上都起到了“镜头”的作用。

    成像介质则负责捕捉和记录影像。包括底片、CCD、CMOS等。

    暗室为镜头与成像介质之间提供一个连接并保护成像介质不受干扰。

    控制结构可以改变成像或记录影像的方式以影像最终的成像效果。光圈、快门、聚焦控制等。

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    在数码相机发展史上,不得不提起的是索尼公司。索尼公司于1981年8月在一款电视摄像机中首次采用CCD,将其用作直接将光转化为数字信号的传感器。索尼每年生产的CCD占据了全球50%的市场,这正是索尼能够在数码相机市场上傲视群雄的一个原因,因为核心命脉掌握在自己手中。

    在冷战结束之后,军用科技很快地转变为了市场科技。1995年,以生产传统相机和拥有强大胶片生产能力的柯达(Kodak)公司向市场发布了其研制成熟的民用消费型数码相机DC40。这被很多人视为数码相机市场成型的开端。DC40使用了内置为4MB的内存,不能使用其它移动存储介质,其38万像素的CCD支持生成756×504的图像,兼容Windows 3.1和DOS。苹果(APPLE)公司的QuickTake 100也同时在市场上推出。当时两款相机都提供了对电脑的串口连接。

    这之后,数码相机就如雨后春笋般不断由各相机厂商推出,CCD的像素不断增加,相机的功能不断翻新,拍摄的图像效果也越来越接近于传统相机了。

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  • 光场相机原理

    千次阅读 2018-06-17 23:12:23
    光场相机原理1.什么是光场? 简单的说,光场就是光线,它包含光线本身的强度、位置和方向等信息。一般采用两个相互平行的平面来表征光场,如图所示若一条光线通过两个平面UV和ST所产生的交点坐标分别为(u,v)和(s,t)...

    光场相机原理

    1.什么是光场?

        简单的说,光场就是光线,它包含光线本身的强度、位置和方向等信息。一般采用两个相互平行的平面来表征光场,如图所示


    若一条光线通过两个平面UV和ST所产生的交点坐标分别为(u,v)和(s,t),此时就可以通过光场函数L(u,v,s,t)来表示这条光线的分布。L代表光线的强度,而(u,v)和(s,t)共同确定了光线在空间中分布的位置和方向。

        为什么要用这种双平面的方式来确定光场的分布呢?这是因为常规的相机一般都可以简化成两个互相平行的平面——镜头的光瞳面和图像传感器所在的像平面。对于常规的相机来说,每个像素记录了整个镜头所出射光线会聚在一个位置上的强度,如图所示.
    所以,传统的相机只能获取一个像平面的图像。而如果能够获取到整个相机内的光场分布情况,我们就可以将光线重新投影到一个虚拟的像平面上,计算出这个新的像平面上所产生的图像。光场相机的目的就在于对相机的光场分布进行记录。

    ### 2.光场相机是怎么工作的?
        光场相机由镜头、微透镜阵列和图像传感器组成,其中微透镜阵列是多个微透镜单元所组成的二维阵列。镜头的光瞳面(UV面)和图像传感器的光敏面(XY面)关于微透镜阵列(ST)成共轭关系,也就是说,镜头经过每个微透镜单元都会投影到图像传感器上形成一个小的微透镜子图像。每个微透镜子图像包含了若干个像素,此时各像素所记录的光线强度就来自于一个微透镜和镜头的一个子孔径区域之间所限制的细光束,如图。
    这里的细光束也就是光场的离散采样形式,通过微透镜单元的坐标ST和镜头子孔径的坐标UV即能够确定每个细光束的位置和方向,获得L(u,v,s,t)的分布。

    ### 3.怎么实现数字对焦?
        正如前面所说,获得相机内的光场分布后,就可以重新选择一个虚拟的像平面(如图,
    可以选择更远或更近的像面位置),计算出所有的光线在这个平面上的交点位置和能量分布,从而就得到了一幅新像面上的图像。这个过程等价于传统相机的调焦过程,只不过是通过数字计算来实现,因而被称为数字调焦。
        利用光场相机的数字调焦能力,只需要一次曝光就可以计算出不同像平面位置的图像,能够实现大光圈条件下的快速对焦。更进一步,利用不同深度平面的图像序列,可以完成全景深图像合成、三维深度估计等功能。

    ### 4.对焦示例
    原始对焦位置在书上

    数字调焦到近处

    数字调焦到远处

    参考资料

    周志良. 光场成像技术研究[D]. 中国科学技术大学, 2012.

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  • 数码相机原理图数码相机原理图数码相机原理
  • azure kinect 深度相机原理

    千次阅读 2019-07-15 21:36:00
    azure kinect 深度相机原理 RGB原理就不要讲了 工作原理 Azure Kinect DK 深度相机实现调幅连续波 (AMCW) 时差测距 (ToF) 原理。 该相机将近红外 (NIR) 频谱中的调制光投射到场景中。 然后,它会记录光线从...

    azure kinect 深度相机原理

    RGB原理就不要讲了

    工作原理

    Azure Kinect DK 深度相机实现调幅连续波 (AMCW) 时差测距 (ToF) 原理。 该相机将近红外 (NIR) 频谱中的调制光投射到场景中。 然后,它会记录光线从相机传播到场景,然后从场景返回到相机所花费的间接时间测量值。
    处理这些测量值可以生成深度图。 深度图是图像每个像素的一组 Z 坐标值,以毫米为单位。
    连同深度图一起,我们还可以获得所谓的清晰 IR 读数。 清晰 IR 读数中的像素值与从场景返回的光线量成正比。 图像类似于普通的 IR 图像。 下图显示了示例深度图(左)的对应的清晰 IR 图像(右)。

    主要功能

    深度相机的技术特征包括:
    配备高级像素技术的 1 兆像素 ToF 成像芯片,实现更高的调制频率和深度精度。
    两个 NIR 激光二极管实现近距和宽视场 (FoV) 深度模式。
    全球最小的 3.5μm x 3.5μm ToF 像素。
    自动像素增益选择支持较大的动态范围,允许捕获清晰的近距和远距对象。
    全局快门可帮助改善日光下的拍摄性能。
    多相位深度计算方法能够实现可靠的准确度,即使芯片、激光和电源存在差异。
    较低的系统误差和随机误差。

    深度相机将原始的调制 IR 图像传输到电脑主机。 在电脑上,GPU 加速的深度引擎软件会将原始信号转换为深度图。 深度相机支持多种模式。 窄视场 (FoV) 模式非常适合 X、Y 维度范围较小,但 Z 维度范围较大的场景。 如果场景中的 X、Y 范围较大,但 Z 范围较小,则宽 FoV 模式更合适。

    装箱的代价是降低图像分辨率。 所有模式都能够以高达 30 帧/秒 (fps) 的速率运行,但 1 兆象素 (MP) 模式除外,它的最大运行帧速率为 15 fps。 深度相机还提供被动 IR 模式。 在此模式下,照像机上的照明器不会激活,只能观测到环境光。

    相机性能

    系统误差

    系统误差定义为消噪后测得的深度与正确(真实)深度之差。 我们会根据静态场景的许多帧计算时态平均值,以消除尽可能多的深度噪声。 更确切地说,系统误差定义为:

    随机误差

    假设我们在没有移动相机的情况下拍摄了同一对象的 100 张图像。 在这 100 张图像中,每张图像的对象深度略有不同。 这种差异是散粒噪声造成的。 发生散粒噪声的原因是,在一段时间内,进入传感器的光子数因某种随机因素而有变化。 我们将静态场景中的这种随机误差定义为一段时间内的深度标准偏差

    失效

    在某些情况下,深度相机可能无法提供某些像素的正确值。 在这种情况下,深度像素将会失效。 无效的像素由深度值 0 表示。 深度引擎无法生成正确值的原因包括:
    超出活动 IR 照明遮罩范围
    IR 信号饱和
    IR 信号强度低
    滤波异常
    多路径干扰

    透明遮罩

    当像素超出活动 IR 光照的遮罩范围时,它们将会失效。 我们不建议使用此类像素的信号来计算深度。 下图显示了超出照明遮罩范围而导致像素失效的示例。 失效的像素包括宽 FoV 模式的圆圈(左)和窄 FoV 模式的六边形(右)外部的黑色像素。

    信号强度

    当像素包含饱和的 IR 信号时,它们将会失效。 像素饱和后,相位信息将会丢失。 下图显示了 IR 信号饱和导致像素失效的示例。 请查看指向深度图像和 IR 图像中的示例像素的箭头。

    歧义深度

    如果像素从场景中的多个对象收到了信号,则它们也可能会失效。 在角落中经常会看到这种像素失效的情况。 由于场景的几何结构,照相发出的 IR 光会从一堵墙反射到另一堵墙。 这种反射光会导致测得的像素深度出现歧义。 深度算法中的滤波器会检测这些有歧义的信号,并使像素失效。

    转载于:https://www.cnblogs.com/lizhensheng/p/11191698.html

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  • 相机原理和小孔成像材料放大镜/蜡烛/调焦筒/灯座/小孔板/底座凸透镜片/镜头座/相机底座/成像屏步骤-1-将放大镜插在灯座上-2-点上蜡烛,调整蜡烛、放大镜和成像物(家中任何可以成像的物品)之间的距离直到成像物上的像...

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    大家出去旅游的时候,都会带着照相机,拍下美景的同时,也给我们留下了永恒的回忆。但是,大家知不知道记录美好瞬间的照相机是如何工作成像的呢?下面就和小编一起来探究成像原理吧。

    相机原理和小孔成像

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    材料

    放大镜/蜡烛/调焦筒/灯座/小孔板/底座

    凸透镜片/镜头座/相机底座/成像屏

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    步骤

    -1-

    将放大镜插在灯座上

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    -2-

    点上蜡烛,调整蜡烛、放大镜和成像物(家中任何可以成像的物品)之间的距离

    直到成像物上的像最清晰为止

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    -3-

    组装小孔成像装置:先把小孔板扣入镜头座内

    再把调焦筒与镜头座相扣,把底座圆筒与调焦筒相套

    最后把成像屏扣入底座圆筒槽内

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    -4-

    点上蜡烛

    可以从装置里看到一个和烛光相反的像

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    -5-

    把以上装置内的小孔板换成凸透镜片

    就变成照相机装置

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    -6-

    点燃蜡烛,伸缩或者移动调焦筒

    直到成像屏上的蜡烛成像最清晰为止

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    原理

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    因为光是直线传播的,烛焰上部发的光沿直线通过小孔,照在屏幕的下部;烛焰下部发出的光通过小孔,照在屏幕的上部。所以就在屏幕上形成一个倒立的像。

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    要保证所呈现的影像既清晰又明亮孔的大小,物体与小孔的距离都需要适当。固定蜡烛与小孔距离时,我们会发现屏幕距离小孔越近,所呈现的影像越小

    大家一定会好奇:为什么我从照相机里看到的是正立的像,但这个小孔成的是倒立的像呢?其实现在的照相机,为了方便观看照片,会在相机内部通过一些手段将图像再调转过来,所以是正的。

    来源:爆炸实验室

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