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《基于波動光學的光場成像與光場重建的理論研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、碩士學位論文基于波動光學的光場成像與光場重建的理論研究THEORYOFPLENOPTICIMAGINGINWAVEOPTICSANDRECONSTRUCTIONOFLIGHTFIELD史儀哈爾濱工業(yè)大學2016年6月國內圖書分類號：O438.2學校代碼：10213國際圖書分類號：535密級：公開理學碩士學位論文基于波動光學的光場成像與光場重建的理論研究碩士研究生：史儀導師：孫秀冬教授申請學位：理學碩士學科：光學所在單位：物理系答辯日期：2016年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex:O438.2U.D.C:535D
2、issertationfortheMasterDegreeinScienceTHEORYOFPLENOPTICIMAGINGINWAVEOPTICSANDRECONSTRUCTIONOFLIGHTFIELDCandidate：ShiYiSupervisor：Prof.SunXiudongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：OpticsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2016Degree-Conferring-
3、Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文摘要光場成像是計算成像領域中的一個重要分支，兼具光學系統的硬件設計與計算機的軟件算法。在光信息采集方面，光場系統通過特殊的結構設計，僅通過一次曝光同時記錄下目標物體的空間分布和傳播方向共四個維度的信息。在光信息處理方面，通過特殊的算法對光場數據進行后期處理，實現光場的重建，根據不同的應用場合，滿足不同的需求，如數字重聚焦，深度信息提取等，極大地突破傳統成像的局限性。本論文研究微透鏡陣列型的光場成像系統，從理論、仿真、信息處理三個層面展
4、開研究，從輸入圖像經過成像系統正向演化得到成像結果，再到提取光場信息進行逆向的反演重建，形成了一個閉合的環(huán)路。首先模型化成像系統，根據匹配條件，參照現有透鏡與微透鏡陣列工藝水平，給出一組具體的器件參數與結構參數，為后續(xù)的模擬仿真提供必要的數據；并從幾何結構角度出發(fā)，推導系統的景深公式，量化系統景深擴展的性能。其次，采用波動光學中的標量衍射理論建立成像模型，基于模型與選取的參數，對不同物距下的點擴散函數進行了仿真，結合三維物體光學切片成像模型，實現了三種類型的目標物體的正向演化過程。根據正向過程得到的光場信息，提取并反演得到幾類視圖并進行兩種
5、類型重建。第一種是再聚焦重建，在空間域建立了光場數字重聚焦，實現了光場成像重聚焦功能，采用邊緣點處灰度階躍變化作為圖像清晰度函數，對重聚焦進行圖像重建質量的評價。第二種是對采集的光場進行去卷積重建。通過最近鄰域法初步實現了三維去卷積，獲得了每一層物體光學切片的信息，并對去卷積結果進行了評價。此外針對半透明物體，考慮物體吸收特性，對三維成像模型與最近鄰域法模型進行了修正，重新建立了物體成像模型與三維去卷積模型。關鍵詞：光場成像；微透鏡陣列；標量衍射；數字再聚焦；三維去卷積-I-哈爾濱工業(yè)大學理學碩士學位論文AbstractLightfield
6、photographyorinotherwordplenopticphotographyisanimportantbranchinthefieldofcomputationalimaging.Itcombinesthehardwaredesignoftheopticalsystemandthesoftwarealgorithmofthecomputer.Intheaspectofinformationcollection,thesystemisdesignedwithspecialstructuretoacquirenumbersoflig
7、htfieldinformationjustinoneexposure.Thedatarecordedbyplenopticcameraincludespatialanddirectiondistributioninformationofthetargetobject.Thereforeweconsidertheplenopticdataasthe4-dementionalinformation.Intheaspectofinformationprocess,weuseseveralalgorithmstorealizelightfield
8、reconstructionwhichplaysdominantrolesinmanyapplicationsandmeetthedifferentneeds,suchasdig
