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http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/63389
標題: | 適用於光場相機之針孔陣列遮罩設計與影像處理演算法 Design of Pinhole Array Masks and Image Processing Algorithms for Light Field Cameras |
作者: | Che-Wei Chang 張哲維 |
指導教授: | 盧奕璋(Yi-Chang Lu) |
關鍵字: | 光場,針孔陣列遮罩,深度估測,事後對焦,全對焦影像,硬體設計, Light field,pinhole-array mask,depth estimation,digital refocus,all-focused image,hardware implementation, |
出版年 : | 2012 |
學位: | 碩士 |
摘要: | 在本篇論文中,我們提出設計針孔陣列遮罩光場相機系統的方法,並依據拍攝之四維光場資料特性,我們提出演算法以達成深度估測,事後對焦,以及生成全對焦影像之應用,並且將深度估測演算法以積體電路系統實作達到即時運算的能力。
在論文的第一個部份,我們介紹文獻中利用微透鏡陣列光場相機記錄四維光場資料的方式。然而,微透鏡陣列製作成本昂貴、輸出影像的空間解析度低。 因此在論文的第二個部分,我們使用針孔陣列遮罩取代微透鏡陣列,提出針孔陣列遮罩光場相機系統的設計方法。並對針孔陣列遮罩光場相機紀錄之四維光場影像,分析其深度解析度與影像清晰程度的特性。 在論文的第三個部分,我們提出了用於單張四維光場資料的深度估測、事後對焦、以及生成全對焦影像演算法。我們實作的針孔陣列遮罩光場相機系統所拍攝的單張光場資料,經過我們所提出的演算法能夠達成多種影像應用。 在論文的最後一部分,我們以積體電路系統實作用於光場資料之深度估測處理器。在輸入為41×27×24×24之四維光場資料,輸出為解析度大小360×240之深度圖下,此處理器能夠於30毫秒內即時完成深度計算。此電路設計使用TSMC90奈米製程,電路面積為5.595〖mm〗^2,在操作頻率在100MHz下之功率消耗為105.7mW。 Light field cameras can record the direction of light rays and thus providing possible applications which conventional cameras are not capable of. In this thesis, we propose a pinhole-array-mask light field camera and use the captured light field data for various applications in image processing. The hardware realization of the depth estimation algorithm is also proposed. Compared with micro-lens arrays, a pinhole-array mask costs less and is easier when mounting to the camera. In order to use a pinhole-masked camera to capture 4-D light field data, we derive equations for selecting camera parameters and pinhole parameters, while considering characteristics of captured images, including its depth resolution and sharpness. Based on our proposed pinhole mask design equations, we implement a pinhole-array-mask camera. Captured 4-D light field images are processed by our proposed algorithms to achieve depth estimation, digital refocusing, and all-in-focus image generation. In the last part of the dissertation, we implement a depth estimation processor using TSMC 90 nm cell library. This processor operates at 100 MHz and is capable of processing a 41x27x24x24 light field data to a 320x240 depth map within 30 ms, which achieves real-time depth estimation capability. Its chip area is 5.595 mm2, and its power consumption is 105.7 mW. |
URI: | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/63389 |
全文授權: | 有償授權 |
顯示於系所單位: | 電子工程學研究所 |
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