多相机阵列综述

最新推荐文章于 2024-04-24 13:42:59 发布

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#人工智能

本文综述了多相机阵列技术，包括其在超分辨率、高动态范围摄影、3D重建及合成孔径成像中的应用。通过不同间距的相机阵列，可以实现对焦、景深控制以及透过遮挡物观测，在安全监控和目标追踪领域具有潜力。此外，介绍了国内外研究现状，特别是斯坦福大学和西北工业大学的工作。

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背景介绍

最近实验室在搞基于微透镜阵列的光场相机，很时髦的玩意，可以先拍照然后对焦，可以说重新定义了摄影，但很可惜，国外已经研究的比较成熟了，基本理论，也就是光场技术，在1996年由斯坦福的Marc Levoy等人提出，采集光场的手段主要有两种，一种是通过微透镜阵列，这样不但能记录光线的强度信息，还能记录光线的角度信息，另外一种是通过相机阵列技术。前者已经由RenNG成功商业化成Lytro光场相机，后者嘛，还停留在实验室阶段→_→，不过由相机阵列引发出的合成口径成像技术，很是牛逼，号称能看清楚被遮挡物体的表面，于是呢，我就调研了一下多相机阵列的国内外研究的情况。下面的这些内容基本上是我写给老板的调研报告，为了便于大家理解，我放了很多图，但毕竟是综述类的报告，有点文绉绉的说教语气，木有办法，凑合着看呗~

我看相机阵列

多相机阵列（Camera Arrays）利用不同空间位置的多个相机来采集不同视角的照片。斯坦福大学的Bennett Wilburn等人^[1]用廉价的相机搭建一个高性能的相机阵列（图1）。这个系统使用常规的MPEG视频压缩标准以及IEEE1394通信标准，使得100台CMOS相机协同工作，而所有相机所产生的数据仅需要4台普通的PC处理即可。

图 1 斯坦福大学搭建的高性能相机阵列

多相机阵列各子相机之间的距离不同，整个相机阵列就有不同的用途。当所有的子相机之间的距离比较小时，也就是相机紧挨着放在一起，这时整个相机阵列可以看作一个单中心投影相机（Single-Center-of-Projection Camera）。这时整个相机阵列可以用来产生超分辨率、高信噪比、高动态范围的照片。从图3中可以看到，通过对不同子相机采用不同的曝光时间，我们得到了比所有相机都采用相同曝光时间（图2）更加广的动态范围^[1]。另外，当监控相机在夜晚工作时，由于光线不足，相机往往需要使用大光圈，然后大光圈带来的一个弊端是使图片的景深急剧减小，而相机阵列可以克服大光圈带来景深小的问题^[2]（图4-图6）。