用光场技术实现虚拟漫游展览

光场技术在三维重建上有着无可比拟的优势,通过采集光线的方向和强度,借助渲染计算就能在虚拟世界还原现实场景.这一技术的发展为博物馆创建虚拟漫游系统提供了更加先进的助力.以上海博物馆的"大英博物馆百物展:浓缩的世界史"特展为例,试图打破时间和空间的限制,通过采集展厅各部分的光场数据打造"永不落幕"的在线展览,给观众以身临其境的参观体验,并为建设数字博物馆带来新的创意.

光场图像三维重建中的关键技术综述

光场技术是一种新型的传感器技术,能够一次成像获取三维空间信息,应用于近景三维重建比传统的机器视觉和遥感影像更加精确和高效。针对光场和数字重聚焦技术的发展、计算成像测算三维信息、基于光场深度图的三维重建,光场三维重建的应用等方面的主要问题和发展趋势,本文进行了深入剖析,分析了光场技术获取三维信息的机理和运用计算成像获取深度图进行三维重建,并阐述了光场三维重建的应用前景和发展趋势。

用光场技术实现虚拟漫游展览——以上海博物馆为例

光场技术在三维重建场景上有着无可比拟的优势,通过采集光线的方向和能量,经过渲染计算就能在数字世界还原现实场景。这一技术的发展成为博物馆创建在线虚拟漫游系统更加先进的手段。文章以上海博物馆"大英博物馆百物展:浓缩的世界史"重建虚拟漫游展厅为例,说明了应用光场技术重建在线展览的优势:通过采集各展厅的光场数据,来创建出永不闭幕的在线展览,打破时间和空间的限制,给观众身临其境的观展体验,为博物馆数字化建设提供更多新创意。随着科技的发展,未来光场技术在博物馆的应用必将得到更加深入的发展。

基于深度学习的光场加密图像恢复技术

光场技术可以将图像加密从二维提升到三维,加强加密的安全性。采用重聚焦算法实现图像解密时会引入图像间的干扰。以深度学习技术为框架,分析图像干扰的规律性,构造模拟光场数据集,创建了一个7层的全卷积神经网络,以模拟光场数据集作为输入,原图作为标签,训练一个全卷积神经网络,将真实光场解密图像输入得到结果。实验结果表明,利用全卷积神经网络可以有效改善光场解密图像的干扰问题,改善解密后的图像质量。

博物馆光场夜——虚拟现实技术的最新应用

博物馆是人类历史和智慧的浓缩与结晶,承担着传播知识、收藏研究及服务社会的职责.随着科技水平的不断进步,虚拟现实技术开始成为一种新的展示手段,为扩大并增强博物馆藏品的传播范围与效果提供了新的方式.介绍了光场虚拟现实技术及其在博物馆行业中的应用,从光场的拍摄、渲染和显示角度解决虚拟现实领域中双目视差、运动视差和动态对焦的问题,从而带来一种全新的人机交互模式.其在博物馆中的成功应用,能够带给观众无与伦比的真实感,在保护展品不被损坏的情况下,让人们以前所未有的方式与博物馆进行互动.

光场三维速度和温度同步测量技术仿真分析

本文提出了LF-PIV(单相机光场测速技术)与基于温敏磷光粒子衰减时间的测温技术相结合的三维速度和温度同步测量技术,实验校准了温敏示踪粒子(Mg_3F_2GeO_4:Mn)光强衰减时间和温度的对应关系,仿真分析了相机曝光时间特性对测量准确性的影响。在相机两帧图像曝光时间可控条件下,利用DNS(Direct Numerical Simulation)得到的水射流数据进行数字合成图像仿真(射流温度及环境温度为均一温度343.15K)。重构了三维粒子光强,反算了温度及速度场,分析了测量误差。在现有光场相机硬件参数条件下进行了可测量速度的理论分析及仿真研究。结果表明:在相机两帧图像曝光时间可控条件下,本文所提方法可实现三维速度和温度同步测量;但受现有光场相机硬件参数限制,目前可测量的速度较小。

压缩态光场在激光干涉仪引力波探测器中的应用

激光干涉仪在引力波发现中起着关键作用,标准量子极限是干涉仪灵敏度进一步提高的主要障碍,压缩态光场注入是超越标准量子极限的重要手段。分析了压缩态光场的主要特点,讨论了压缩态光场的产生机制,介绍了压缩态光场技术在超越标准量子极限中的应用。

光场成像技术的革新与前景分析

本文主要针对光场成像技术这个全新的领域,深入探讨光场成像技术的前景极其对摄影界的革新,分析光场成像技术的优势与现今光场相机仍存在的不足,研究光场成像的革新意义,希望为光场成像技术的发展提供参考与建议。

基于光场成像的数据提取与预处理方法

光场是空间中同时包含位置和方向信息的四维光辐射场的参数化表示,光场数据的获取为计算成像提供了很多新的发展方向。光场相机能够获取空间四维光场信息,相比传统成像方式多出2个自由度,因而在图像重建过程中,能够获得更加丰富的图像信息。市面上的Lytro Illum相机相对于Lytro1.0相机的成像效果更加丰富,因此利用Lytro Illum光场相机获取四维光场信息,提取出其中的有效光场数据,反演出8bit/pixel的原始四维光场图像数据,并对基于微透镜模型的光场数据进行一系列的算法预处理,从而得到易于理解的标准四维光场矩阵和子光圈图像矩阵,为光场成像技术的数据开发和应用奠定了基础。

基于仿生视觉的单相机光场成像及3-3维直接转换基础

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构象第三部分,以仿生复眼运动目标捕获的3-3-2信息处理方式为切入点,提出生物利用复眼进行三维成像的基本原理,然而由于传统仿生视觉受到硬件条件制约,所以本文在仿生复眼3-3-2信息获取理论的基础上,利用新一代微透镜阵列光场相机技术,提出了一种以单张光场影像获取目标场景深度信息的方法,并将其应用至绝对深度测量中。由于光场影像的一个重要的特性在于记录进入相机的不同光线的强度与方向信息,本文提出利用光线信息进行多深度层次重聚焦的方法,通过对物点在不同层次进行聚焦代价计算,确定出物点成像的平面,最终构建基于物点成像平面位置的深度图。与传统的光场深度估计相比,本文方法计算的深度图可以显著提升分辨率,且不依赖于光场微透镜的数目。为了验证本文方法的有效性,利用本文的算法与现有的深度信息的算法进行深度计算的比较。

光场相机的标定误差对三维温度场重建的影响

高温燃烧现象广泛存在于航空航天、能源动力、冶金化工等工程领域的高温设备中.准确测量燃烧过程中的火焰温度分布,不仅有助于解析燃烧产物生成机理与热量传递过程,还可为设备安全运行、燃料充分利用及污染物有效控制提供支撑.针对发光火焰,建立了适用于半透明介质的光场卷积成像模型,以火焰的光场图像作为测量数据,重构了火焰的三维温度分布,并介绍了光场相机强度标定和几何标定过程,进一步研究了不同标定误差对火焰温度测量的影响.

基于主被动层析融合的碳烟火焰多参数场重建

为克服实际工程应用中火焰辐射特性未知导致对火焰温度和辐射特性协同重建的低效率和低精度难题,结合主动激光层析吸收光谱和被动辐射成像技术,提出一种基于主被动层析融合的高温碳烟火焰多物理场协同重建的新方法。结合多谱段下激光层析透射测量信号和火焰自发辐射光场测量信号,根据火焰弥散介质辐射传输机理建立主被动层析的多场协同重建模型,对数值模拟高温碳烟火焰和耶鲁大学实验燃烧火焰的三维辐射物性场、温度场及气固两相燃烧产物组分浓度场的协同重建进行模拟研究,并对多种测量信号的随机误差进行误差传递分析。结果表明:当激光信噪比大于25 dB时,模拟火焰衰减系数场重建的相关系数接近1,重建的温度场与真值吻合较好;当激光信噪比大于30 dB时,实验火焰碳烟颗粒浓度场重建的相关系数接近1,温度场重建相关系数约为0.83;光场信号测量噪声对温度重建精度的影响比激光测量噪声显著,应尽可能保证激光与光场测量系统的标定精度。

虚拟现实技术融合矫正近视系统设计与优化

虚拟现实技术深入发展,尤其在医学上的应用更为广泛。文章通过对虚拟现实技术在医疗方面的研究,着重优化通过改变眼球焦距与焦点锻炼眼部睫状肌运动系统,从改善我国近视人口高比例以及高幅度年增长率的现状出发,提升患者在治疗体验期间的适应程度,进行信息化科技创新。

信息光学成像研究回顾、现状与展望(特邀)

从信息论的视角理解、研究、优化光学成像系统是成像科学自信息论诞生以来的一个重要研究方向,也一直在取得一系列相应的进展。但是,由于传统光学成像系统物面至像面的"固定点到点"所见即所得的图像信息采集模式,使得基于信息论的传统光学成像研究更多的具有理论上的意义,对实际应用系统的优化设计更多的是起到锦上添花的作用,难以在成像功能上有实质性的突破。随着现代光场调控技术和基于光场高阶关联的新概念光学成像技术的突破性进展,目前已经能够在成像过程中利用可控的光场时空涨落对目标图像进行编码,这对从信息论的角度理解和优化光学成像系统提出了迫切的需求,同时也为信息光学成像这一研究方向提供了全新的发展机遇。文中将回顾自信息论提出的半个多世纪以来信息光学成像的国内外发展历史,并结合目前光学成像的最新进展讨论其若干研究现状和可能的发展趋势。

光场成像技术及其在计算机视觉中的应用

目的光场成像技术刚刚在计算机视觉研究中展开初步应用,其相关研究比较零散,缺乏系统性。本文旨在系统介绍光场成像技术发展以及其应用在计算机视觉研究中有代表性的工作。方法从解决计算机视觉问题的角度出发,4个层面讨论光场成像技术最近十年的研究工作,包括:1)主流的光场成像设备及其作为计算机视觉传感器的优点与不足;2)光场相机作为视觉传感器的标定、解码以及预处理方法;3)基于4维光场的图像渲染与重建技术,以及其如何促进计算机视觉研究;4)以4维光场数据为基础的特征表达方法。结果逐层梳理出光场成像在求解视觉问题中的优势和局限,分析其中根本性的原理与掣肘,力图总结出亟待解决的关键问题以及未来的发展趋势。结论作为一种颇具前景的新型计算机视觉传感器技术,光场成像技术的研究必将更为广泛和深入。研究应用于计算机视觉的光场成像技术将有力的引导和促进计算机视觉和光场成像技术协同发展。

结合量子点标记与宽场光切片技术对活细胞表面电荷的三维定量成像

细胞表面电荷证明在保持细胞稳定性以至结构与功能方面起重要作用。肿瘤细胞也证明随着表面电荷的变化而会在结构功能上发生突变。

基于卷积神经网络深度学习模型的光场显微三维粒子空间分布重建

光场显微粒子图像测速技术通过单光场相机即可实现微尺度三维速度场的测量,但单光场相机角度信息有限,导致粒子重建的轴向分辨率低、重建速度慢。基于此,提出一种基于卷积神经网络深度学习模型的光场显微粒子三维空间分布重建方法,以实现粒子三维分布的高分辨率快速重建。首先,根据光场显微成像模型,基于粒子的实际发光特性生成模拟光场图像,进而构建“粒子空间分布-光场图像”数据集;然后,耦合光场显微成像特点,建立卷积神经网络深度学习模型,通过“粒子空间分布-光场图像”数据集对模型进行学习和训练,获得光场显微三维粒子空间分布预测模型,并对预测模型的性能进行评价;最后,测量水平微通道层流流动中的示踪粒子空间分布和三维速度场。模拟和实验结果表明:相比常规的反卷积方法,所提方法的粒子重建轴向分辨率提高79.3%,基本消除了粒子重建的拉伸效应;单张图像重建时间仅为0.243 s,可以满足实时测量的需求。

基于AE和OpenGL的三维重建方法

三维图像重建需要有准确的三维空间数据,利用光场技术可以较好的得到图像的深度图和全聚焦图。在VC++环境下使用Open GL、Arc GIS Engine工具,针对光场技术获得的深度信息和场景全聚焦图像,设计一种二维三维联动的三维重建工具。实验结果表明:得到的近景三维重建能够达到很好的效果。

New Families of Soliton and Periodic Solutions of Bose-Einstein Condensation in Linear Magnetic Field and Time-Dependent Laser Field

By using a new generally projective Riccati equation method and with the help of symbolic computation,we consider a nonlinear Gross-Pitaevskii equation with weak bias magnetic and time-dependent laser fields. As a result,some new soliton solutions, rational function solution, and periodic solutions are obtained.

Fragmentation of CO in Femtosecond Laser Fields

Fragmentation of CO in a linearly polarized femtosecond laser field within the intensity order of 10^14 W.cm^-2 at 820nm is investigated experimentally by using velocity mapping technique. According to the observed kinetic energy and angular distributions of different charged fragment ions, fragmentation channels of CO are proposed. The angular distributions provide helpful information for assigning the dissociation channels.