重複型複眼光学系を用いた全方位・全焦点ギガピクセルカメラの開発

使用重叠复眼光学系统开发全向/全焦点十亿像素相机

基本信息

批准号：
13J05993
负责人：
中村友哉
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，重複像眼複眼光学系と画像再構成処理の融合に基づく全方位・全焦点カメラの開発を行った．イメージングシステムの視野及び被写界深度は収差により制限されるため，一般的に一台のカメラの一度の露光では三次元空間の限られた領域しか鮮明に撮像できない．視野及び被写界深度を全方位・全焦点に拡大できれば，広い三次元空間の高速かつ鮮明な撮像が可能となり，セキュリティや科学計測等に役立つ．重複像眼複眼光学系を球面構成することで，収差特性が物体の三次元位置に対して近似的に不変となる．このような状況下で得られる画像は，単一のフィルタを用いたデコンボリューションによる収差除去が可能である．この原理に基づく全方位・全焦点イメージングを，シミュレーション及び光学実験で原理実証した．また，撮像系だけでなく投影系においても同様の原理を適用できることを確認した．重複像眼複眼光学系は収差特性制御のために有用であるが，特殊な光学素子の正確な配置が必要となるため，実装コストが大きくなる．より簡便な実装を実現するために，重複像眼複眼光学系による位相変調作用を一般的なレンズアレイと信号処理の組み合わせに置き換える手法を提案した．提案手法に関して，光学実験による原理実証を行った．提案手法は，実装が簡便で，かつ機能/性能を計算機上で柔軟に切り替えられる変調イメージングシステムの実現に役立つ．また，提案するカメラを散乱体を用いてより小型に実装する手法を提案した．この提案手法について，FDTD法に基づくシミュレーションにより原理確認を行った．光学実験による実証が今後の課題である．

在这项研究中，我们根据多光学眼睛复合眼镜和图像重建处理的融合开发了全向全向摄像机。由于成像系统的视野和深度受到畸变的限制，因此通常只能通过单个摄像机的一次曝光来清楚地对三维空间的有限面积进行成像。如果可以将视野和景深扩展到各个方向和专注力，则可以在宽的三维空间中捕获高速和清晰的图像，这将有助于安全性，科学测量等。通过构建多图像化合物的眼睛光学系统作为球形表面，将是一个面积的特征，差异特征与三二维的位置相关。在这种情况下获得的图像可以使用单个过滤器通过反卷积去除。通过模拟和光学实验证明了基于此原理的全向和全聚焦成像。还可以证实，相同的原理不仅可以应用于成像系统，还可以应用于投影系统。多图像复合眼光系统可用于控制像差特性，但是由于需要特殊的光学元素的精确排列，因此安装成本会增加。为了实现更方便的实现，我们提出了一种用一般镜头阵列和信号处理的组合来替换多眼复合眼光系统的相位调制效果的方法。使用光学实验证明了该方法的原理。所提出的方法可用于实现易于实现的调制成像系统，并且可以在计算机上灵活切换功能和性能。我们还提出了一种使用散射器以较小尺寸实现所提出的相机的方法。该提出方法的原理通过基于FDTD方法的仿真确认。通过光学实验进行演示是未来的挑战。

项目成果

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专利数量（0）

Computational image projection with extended depth-of-field and field-of-view: concept and implementations

具有扩展景深和视场的计算图像投影：概念和实现

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Nakamura;R. Horisaki;and J. Tanida
通讯作者：
and J. Tanida

Extended depth-of-field and field-of-view projection using computational superposition imaging

使用计算叠加成像扩展景深和视场投影

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Nakamura;R. Horisaki;and J. Tanida
通讯作者：
and J. Tanida

Compact wide-field-of-view imager with a designed disordered medium

DOI：
10.1007/s10043-015-0060-2
发表时间：
2015-02
期刊：
Optical Review
影响因子：
1.2
作者：
Tomoya Nakamura;R. Horisaki;J. Tanida
通讯作者：
Tomoya Nakamura;R. Horisaki;J. Tanida

プロジェクションにおける視野・被写界深度の拡大

投影时视野和景深的扩展

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
中村友哉;堀﨑遼一;谷田純
通讯作者：
谷田純

複眼光学系を用いたコンピュテーショナルイメージング

使用复眼光学器件的计算成像

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Okuda;T. Kimoto;and J. Suda;中村友哉
通讯作者：
中村友哉

DOI：
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