计算摄像学专题第10讲.ppt

计算摄像学专题第十讲 戴琼海曹迅岳涛马晨光清华大学自动化系 第十讲提纲 第十讲提纲 电磁波 电磁辐射是物质的普遍属性 只要是本身温度大于绝对零度的物体都会发射电磁辐射研究电磁波对于我们了解物质的自然属性具有重要的意义通过电磁波我们获得改造自然的能力 电磁波理论 麦克斯韦电磁理论波动方程粒子模型 电磁波谱 电磁辐射分类 伽马射线X射线 HX 硬X射线SX 软X射线紫外线 EUV 极端紫外线NUV 近紫外线红外线 NIR 近红外线MIR 中红外线FIR 远红外线微波 EHF 极高频SHF 超高频UHF 特高频无线电波 VHF 甚高频HF 高频MF 中频LF 低频VLF 甚低频ULF 特低频ELF 极低频 电磁波谱 大型轨道天文台计划 是美国宇航局研制的4颗大型空间望远镜哈勃空间望远镜 可见光 近紫外 近红外 康普顿伽玛射线天文台 伽玛 硬X 钱德拉X射线天文台 软X射线 斯皮策空间望远镜 红外 第十讲提纲 第十讲提纲 伽玛射线的产生 伽玛射线是放射性同位素在发生核反应 衰变 裂变 聚变 时发出的一种高能射线 伽玛射线 伽玛射线的穿透能力随物体厚度成指数衰减 伽玛射线 伽玛射线在天文学中的应用 伽玛射线 伽玛射线可用于安全检测 X射线 伦琴在1895年发现波长范围 0 006nm 10nm小于0 01nm的称超硬X射线大于0 01nm小于0 1nm的称硬X射线大于0 1nm内的称软X射线硬X射线与波长长的 低能量 伽马射线范围重叠 二者的区别在于辐射源 而不是波长 X射线光子产生于高能电子加速 伽马射线则来源于原子核衰变 X射线 1901伦琴 Roentgen 发现X射线 1895 1914劳厄 Laue 晶体的X射线衍射1915布拉格父子 Bragg 分析晶体结构1917巴克拉 Barkla 发现元素的标识X射线1924塞格巴恩 Siegbahn X射线光谱学1927康普顿 Compton等六人 康普顿效应1936德拜 Debye 化学1946马勒 Muller 医学1964霍奇金 Hodgkin 化学1979柯马克和豪森菲尔德 Cormack Hounsfield 医学1981塞格巴恩 Siegbahn 物理 X射线显微镜 X射线的聚焦 反射式 X射线反射镜材料 Si Ge Crystal X射线的聚焦 光纤式 毛细管X射线透镜 X射线的聚焦 衍射式 X射线波带板 X射线的医学用途 现代医学最常用作辅助检查方法之一透视摄片层析摄影 X射线层析摄影术 CT 计算成像技术的先驱1979年诺贝尔生理学或医学奖X射线以后 放射诊断学上最重要的成就 紫外线 短波紫外线 UVC 200 280nm中波紫外线 UVB 280 320nm长波紫外线 UVA 320 400nm 医学 杀菌 检测 荧光效应 近红外线 体感交互设备 KinectLightcodingSpectrummultiplex 热成像仪 大气窗口大气 烟云等吸收可见光和近红外线 对3000 5000nm和8000 14000nm的热红外线却是透明的 第十讲提纲 第十讲提纲 光栅分光 光栅分光 根据光栅方程 不同波长的光在不同的处相干增强 实现分光 Echelle光栅使用两个正交布置的光栅实现高光谱分辨率的分光 滤光片分光 多光照多光谱 棱镜分光 色散棱镜的种类三角棱镜阿贝棱镜贝林 布洛卡棱镜阿米西棱镜分色棱镜 玻璃的折射率 光学玻璃 BK7 Flint 柯西色散公式 阿米西棱镜 阿米西棱镜冕牌玻璃火石玻璃双阿米西棱镜两个阿米西棱镜对接 分色棱镜 分色棱镜RGB相机AD 080GE Mask系统原理示意图 混叠 CT CCD Prism 畸变 虚像分析 Keystonedistortion Keystonedistortion拍摄平面式相机光轴没有垂直于平面不规则4边形畸变 棱镜产生的Keystone畸变 产生机理棱镜的变换作用具有非线性的特点 棱镜的变换作用 对小范围入射角度的光线是线性的可以用Homography映射来描述将直线应到直线 并保持交比保持直线间的平行性但直线间的夹角改变 棱镜的变换作用 对变化较大的入射光线是非线性的同一点发出的光无法汇聚到同一点 棱镜的色散作用 对单个点近似线性但波长与散射角度之间非线性 棱镜的色散作用 台阶作用 Smiledistortion 棱镜畸变 影响因素多 非常复杂 非线性如何解决 景深光圈后期校正 校正 波长标定 偏移计算 校正 波长标定 校正 几何畸变校准 空间超分辨率 系统结构框图 多路分光计算采集 空间分辨率计算重构 空间分辨率计算重构算法 双边滤波 光流补偿 物体识别与跟踪应用 物体识别与跟踪应用 信息隐藏