Extending light field camera capabilities

Abstract

Geleneksel bir kamera, ışınların sensöre geliş yönünü gözönüne almadan, sahneyi iki boyutlu bir görüntü düzlemine aktarıp kaydeder. Diğer taraftan, ışık alan kamerası, ışınların farklı yönlerden gelen miktarlarını ayrı ayrı kaydeder. Bu da, odak mesafesi ve diyafram açıklığı gibi görüntüleme parametrelerin çekim sonrası kontrolüne imkan tanır. Işık alan kamerası ile, farklı derinliklere odaklama, odak genişliğini değiştirme, bakış açısını değiştirme, derinliği kestirme gibi işlemleri, tek bir çekim sonrası hesaplamalı olarak yapmak mümkündür. Işık alan kameralarının iki temel kısıtlaması vardır: küçük diyafram açıklığı ve düşük uzamsal çözünürlük. Bu tezde, bu kısıtlamaları gidermeye yönelik çeşitli yaklaşımlar sunuyorum. Özel olarak, diyafram açıklığını arttıran çok çekimli bir metod, uzamsal çözünürlüğü arttıran hibrid (geleneksel ve ışık alan sensöründen oluşan) bir görüntüleme sistemi ve uzamsal çözünürlüğü arttıran mikro-taramalı super-çözünürlük metodu sunulmuştur.

A traditional camera captures an image by projecting a scene on a two-dimensional image sensor plane regardless of the direction light rays coming onto the sensor. A light field camera, in contrast, records light rays in different directions separately. This allows post-capture control of the imaging parameters, such as focal distance and aperture size. With a light field camera, it is possible to focus at different depths, change depth of focus, change the perspective, and estimate the depth, all computationally after recording the light field in a single shot. There are two major limitations of a light field camera: small aperture size and low spatial resolution. In this thesis, various approaches to address these limitations are presented. Specifically, a multi-capture method to extend the size of the aperture, a hybrid system that includes a regular and a light field sensor to address the spatial resolution issue, and a micro-scanning super-resolution method to improve the spatial resolution are presented.