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☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Ulf Schnars

出品人:

页数:164

译者:

出版时间:2004-11-29

价格:USD 99.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540219347

丛书系列:

图书标签:

• 光学
• Digital Holography
• Holography
• Optical Imaging
• Wave Optics
• Interferometry
• Image Processing
• 3D Display
• Computational Imaging
• Optical Physics
• Pattern Recognition

模拟与现实的交织：光场、色彩与感知 《光场构建与动态捕捉：三维视觉的深度解析》 本书深入探讨了三维视觉信息的获取、编码与重构技术，聚焦于如何精确捕捉和再现自然界中的光线分布及其随观察者视点变化的特性。我们不再仅仅满足于静态二维图像的呈现，而是致力于构建一个能够模拟真实世界中光线运动轨迹的完整数学模型。 第一部分：光场理论基础与采集方法 本书开篇详述了光场（Light Field）的基本数学框架，区别于传统的几何光学模型，光场描述的是空间中每一点的辐射函数，即包含了光线的位置、方向、颜色和强度信息。我们将详细剖析全光场（Full Light Field）和有限光场（Limited Light Field）的理论边界与实际应用限制。 重点内容包括： 相机阵列与采集系统设计： 探讨了多相机阵列、微透镜阵列（Microlens Array）以及新型传感器技术在捕获光场数据中的关键作用。详细分析了相机间距、焦距校准和同步曝光对最终重建质量的影响。 参数化表示方法： 深入研究了四维光场函数（4D Light Field Function）的数学描述，包括基于角度-位置（(x, y, $ heta$, $phi$)）和基于位置-方向（(x, y, $u$, $v$)）的参数化方案。对比了这些参数化方法在计算效率和信息冗余度方面的优劣。 相机标定与几何畸变校正： 阐述了如何在高精度采集环境下进行复杂的内部和外部参数标定，特别是针对大规模分布式采集系统，如何有效处理由不同传感器带来的时间同步误差和空间配准偏差。 第二部分：光场数据的处理与压缩 原始光场数据量庞大，高效的处理和存储是其实际应用的前提。本部分侧重于如何在不显著损失视觉质量的前提下，对采集到的海量数据进行有效降维和编码。 核心技术解析： 空域与视角域的联合压缩： 研究了基于主成分分析（PCA）和奇异值分解（SVD）的低秩近似方法，用于去除光场数据中的冗余信息。同时，详细介绍了适用于光场数据的块匹配和运动补偿算法，以提高视频序列的压缩效率。 稀疏采样与重建： 探讨了在传感器资源有限的情况下，如何通过最优采样策略获取信息量最大的光线，并利用先进的迭代算法（如基于变分的方法）从稀疏数据中恢复出完整、清晰的光场。 深度信息的提取： 详细介绍了光场层析成像（Light Field Tomography）技术。通过分析不同视角下图像的视差变化，利用梯度信息和极线约束，精确反演出场景中每个像素点的深度图（Depth Map）。这部分内容涵盖了基于光线对齐和基于能量最小化的深度估计模型。 第三部分：动态光场渲染与交互式显示 本部分的焦点是如何利用已处理的光场数据，实现逼真、实时的三维场景再现和用户交互。 关键技术包括： 基于光线追踪的渲染： 不同于传统图形学中的几何渲染，本书介绍了如何直接利用光场数据进行光线回溯和插值渲染。重点讲解了子像素级别的光线插值技术，确保在任意虚拟视点下，图像过渡自然平滑，无明显的重影或伪影。 深度依赖的视角合成（View Synthesis）： 阐述了如何结合提取的深度信息来辅助视角合成，特别是针对遮挡区域（Occlusion Regions）的处理。通过预测被遮挡物体的边界并利用邻近清晰视角的颜色信息进行填充，极大地提高了合成图像的真实感。 实时交互与延迟补偿： 讨论了将光场渲染技术集成到虚拟现实（VR）和增强现实（AR）平台中的挑战。设计了高效的GPU并行计算架构，用于实时处理和渲染复杂的动态光场序列，并探讨了如何通过预测性渲染技术补偿用户头部运动带来的系统延迟。 第四部分：光场在特定领域的应用拓展 最后，本书展望了光场技术在多个前沿领域的应用潜力。 高保真度医学成像： 探讨了使用光场技术对活体组织进行无创三维成像的可能性，以及如何利用其高分辨率的深度信息辅助诊断。 机器人视觉与环境感知： 分析了光场传感器在自动驾驶和机器人导航中的优势，特别是在复杂光照条件下对物体几何形态和材质的鲁棒性感知能力。 超分辨率与图像增强： 介绍了如何利用相邻视角间的冗余信息，实现传统二维图像的超分辨率重建，提升低分辨率传感器的感知极限。 本书面向光学工程、计算机视觉、图形学和信息科学等领域的专业研究人员、高级工程师及研究生。阅读本书需要具备扎实的线性代数、傅里叶分析基础，以及一定的编程实践经验。通过详尽的理论推导和丰富的工程案例，读者将能全面掌握光场技术的原理、实现与前沿动态。

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杰作！言简意赅，因果关系明确，数学符号清晰，实属上乘！

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