Stereoscopy and refocusing from axial scanning in 3D imaging

• Autores: J. R. Alonso, J. A. Ferrari
• Localización: Óptica pura y aplicada, ISSN-e 2171-8814, Vol. 50, Nº. 3, 2017, págs. 297-302
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Estereoscopía y reenfoque a partir del escaneo axial en imaginería 3D
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  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    En el presente trabajo, usamos una cámara monocular junto a una lente de foco ajustable eléctricamente (ETL) para adquirir un stack multifoco sin desplazamientos mecánicos, evitando vibraciones y problemas de registro durante en la adquisición. Es posible decodificar y reconstruir nuevas imágenes de interés a través de algoritmos de procesamiento digital con bases físicas. Operaciones en el dominio de Fourier en combinación con el conocimiento de las distancias focales empleadas para barrer el eje óptico, permiten la redistribución de la información en el stack original. De esta forma, a partir de un stack multifoco, es posible reenfocar digitalmente la escena, a través de aperturas sintetizadas digitalmente con diferentes formas y tamaños, obteniendo por ejemplo una imagen con la profundidad de campo extendida (cámara pinhole). También consideramos desplazamientos digitales del pinhole para cambiar la perspectiva de la escena 3D y obtener pares de imágenes estereoscópicas (imágenes para el ojo izquierdo y derecho) como caso particular. Finalmente, también es posible combinar ambas implementaciones y reconstruir la escena como si hubiera sido capturada tanto desde una perspectiva diferente como con una apertura diferente simultáneamente.

  • English

    In the present work we use a monocular camera along with an electrically tunable lens (ETL) to acquire a multi-focus stack without mechanical displacements, avoiding vibrations and misregistration during imaging acquisition. It is possible to decode and reconstruct new images of interest (images that are not part of the original acquired stack) by digital processing algorithms with a physical basis. We show how Fourier domain operations along with the knowledge of the focal distances employed for sweeping the optical axis, enable the redistribution of the information encoded in the original stack. In this way, from the multi-focus stack, it is possible to refocus digitally the scene, with synthetically reshaped apertures (changing its shape and size), obtaining extended-depth-of-field as a particular case (i.e., as captured with a pin-hole camera). We can also consider displacements of the pinhole for shifting the viewer’s perspective of the 3D scene and obtaining stereoscopic pairs of images (left and right eyes images) as particular cases. Finally, it is also possible to combine both implementations and reconstruct the scene as captured from a different perspective and with a different aperture at the same time.