《计算摄影学》学习笔记(三):聚焦、图像模糊及复原

聚焦

移轴

正常聚焦与移轴

沙氏定律:当被摄体平面、影像平面、镜头平面这三个面的延长面相交于一点时,即可得到全面清晰的影像。

沙氏定律

移轴镜头示意图

移轴镜头-倾斜

移轴镜头-倾斜
移轴镜头能够实现微缩模型的效果:
普通镜头(左)与移轴镜头(右)

移轴镜头-平移

image.png
移轴拍摄能够去除建筑物的倾斜效果

自动聚焦

自动聚焦方法

  • 主动式自动聚焦:由相机发射红外线或超声波,相机根据反射回来的信号分析计算物距,来驱动镜头聚焦。
  • 被动式自动聚焦方法:相位检测(PDAF);对比度检测(CDAF);爬坡算法。
爬坡算法

图像模糊

造成图像模糊的原因:
  • 大气模糊:大气湍流效应、环境随机噪声
  • 散焦模糊(光学模糊):聚焦不准、光学系统的像差
  • 运动模糊:相机抖动、低照度、拍摄物体的运动
  • 图像的编解码、传输过程都可能导致图像的进一步模糊。

上述因素引起的图像质量下降称为图像退化
图像复原:对退化的图像进行处理,恢复出真实的原始图像的过程。

散焦模糊

光圈,景深,弥散圆,焦深
景深计算公式
物体散焦模糊的形状由光圈的形状决定

图像模糊的数学原理

图像模糊的数学原理
求d:使能耗函数E最小

编码孔径

散焦的形状就是编码孔径的形状
  • 编码孔径的能耗函数曲线(下图白色曲线)有唯一的极值,可以求解到唯一的d


    普通孔径的能耗函数曲线(红色)有多个极值,不能求出唯一的d
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