《计算摄影学》学习笔记（三）：聚焦、图像模糊及复原

聚焦

移轴

正常聚焦与移轴

沙氏定律：当被摄体平面、影像平面、镜头平面这三个面的延长面相交于一点时，即可得到全面清晰的影像。

沙氏定律

移轴镜头示意图

移轴镜头-倾斜

移轴镜头-倾斜

移轴镜头能够实现微缩模型的效果：

普通镜头（左）与移轴镜头（右）

移轴镜头-平移

image.png

移轴拍摄能够去除建筑物的倾斜效果

自动聚焦

自动聚焦方法

• 主动式自动聚焦：由相机发射红外线或超声波，相机根据反射回来的信号分析计算物距，来驱动镜头聚焦。
• 被动式自动聚焦方法：相位检测（PDAF）；对比度检测（CDAF）；爬坡算法。

爬坡算法

图像模糊

造成图像模糊的原因：

• 大气模糊：大气湍流效应、环境随机噪声
• 散焦模糊（光学模糊）：聚焦不准、光学系统的像差
• 运动模糊：相机抖动、低照度、拍摄物体的运动
• 图像的编解码、传输过程都可能导致图像的进一步模糊。

上述因素引起的图像质量下降称为图像退化。
图像复原：对退化的图像进行处理，恢复出真实的原始图像的过程。

散焦模糊

光圈，景深，弥散圆，焦深

景深计算公式

物体散焦模糊的形状由光圈的形状决定

图像模糊的数学原理

图像模糊的数学原理

求d：使能耗函数E最小

编码孔径

散焦的形状就是编码孔径的形状

• 编码孔径的能耗函数曲线（下图白色曲线）有唯一的极值，可以求解到唯一的d

  
  
  普通孔径的能耗函数曲线（红色）有多个极值，不能求出唯一的d