关于光与重建方法的学习3.25

相位偏折术

相位偏折术(Phase-Measuring Deflectometry, PMD)又称为相位偏折术或条纹反射法,是一种非接触式、低成本、高鲁棒性且高精度的面形测量技术,绝对检测精度可达10-20nm RMS,可以用于平面、球面、非球面、离轴抛物面、自由曲面等面型的高精度检测。具有测量角度大、非接触、精度高、速度快等特点。

相位偏折术通常用于镜面反射的物体曲面测量,通过CCD屏幕将光源打到镜面物体上,光线受到曲面折射的影响呈现不同的扭曲,由相机同步捕获图像,之后通过相位展开来得到相位信息,通过梯度积分来得到曲面的深度。

参考:https://www.bilibili.com/video/BV1rC4y1r74S/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click\&vd_source=a2c5e5bca9bdcd7786e7ac91c9d505f7

基于焦平面编码调控的计算成像研究现状与发展趋势(特邀)

https://www.bilibili.com/video/BV18D4y1873B/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click\&vd_source=a2c5e5bca9bdcd7786e7ac91c9d505f7

https://blog.csdn.net/alexhuge/article/details/128703821

光的组成

全光函数可以表示为 L( x,y,z,θ,ψ,λ,t),其

中( x, y, z

)表示光的空间维度,(θ,ψ )表示光的角度维

度,λ表示光的波长维度,t表示光的时间维度,如图 2

所示。全光函数的提出标志着人类对高维光场的认知

迈入了系统化阶段。然而,基于光电效应的光学成像

系统与人眼的视觉系统类似,只能记录二维空间上的

光场强度分布,导致振幅、相位、偏振、光谱等多物理维

度信息被投影为单一的强度信息。

红外线 & 紫外线怎么被发现的,人眼为什么看不见?

世界的大部分物体不能自然发光,之所以白天能看见事物,是因为事物反射太阳光引起的。

光是由不同的颜色组成的, 不同的颜色具有不同的波长,通过组合后呈现白光。而通过三菱镜可以将进入的光进行折射,由于不同颜色的波长,不同,折射率也会不同,进而可以呈现出不同的颜色。

红色右边的温度计升温更快,说明太阳光谱中还有人看不到的光,并且能量更强,这里就是红外光线。只不过人眼视觉上无法识别到这一光线。

人视觉由三颜色值组成来识别颜

色,这就决定了人眼可以识别颜色的范围波长在390~760纳米的光。

对于超过760纳米的光波极限,我们称为红外光,而对于低于390纳米的光波极限范围,称为紫外光。至于为什么看不见,这是自然选择的结果。响尾蛇就可以感应到更强的红外光波,进而可以区分活体或非活体。而鸟类和昆虫可以看到紫外光。

在光谱的一端,我们看不到伽马射线,紫外线和X射线,而在另一端,我们的眼睛也看不到红外,微波,或无限电波。

任何温度高于绝对零度的物体都会发出红外线辐射,即使是我们认为很冷的物体,比如冰块,也会发出红外辐射。

我们从阳光,火或散热器中感受到的热量是红外线,虽然我们的眼睛看不到,但皮肤上的神经可以感受到热量。 物体的温度越高,吸收的红外辐射就越多。

热成像相机将通过特殊的校准来测量落在探测器上的红外辐射量。 热成像是通过探测被辐射的热能来工作的,完全不需要可见光。

热成像技术用于检测建筑物的热损失,测试机械和电气系统的应力和故障,以及监测消防污染。热成像相机被用来定位被浓烟困住的人,以及探测森林火灾的热点。

光的衍射

https://zhuanlan.zhihu.com/p/1962874330070390714

https://www.bilibili.com/video/BV1Si4y1K7R8/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click\&vd_source=a2c5e5bca9bdcd7786e7ac91c9d505f7

泊松亮斑实验,在光的传输路径上放置一个不透明挡板,其在成像面,中间总会形成一个亮斑。

泊松想推翻菲涅耳的观点,就借助于波动理论对衍射理论进行详细地分析。他发现:用一个圆片作为遮挡物时。光屏的中心应出现一个亮点(或者用圆孔做实验时,应该在光屏的中心出一个暗斑),这是令人难以相信的事实,过去也未曾有人见到过。菲涅耳又经过严密的数学计算发现,只有当这个圆片的半径很小时,这个亮点才比较明显(或圆孔很小时,暗斑明显)。事后,菲涅耳和阿拉戈精心设计了一个实验,确认了这一亮斑的存在,证明了这一预言的正确性。[1][2]

这个初看起来似乎是荒谬的结论,是泊松研究菲涅耳论文时把它当作谬误提出来的,但却成了支持波动说的强有力的证据。后来人们为了纪念这一极具戏剧性事实,就把衍射光斑中央出现的亮斑(或暗斑)称为"泊松光斑"。

透镜收集到更多的光线

下面的图显示了为什么图像边缘会偏暗一些,这是因为进入光线的角度更小。


不同的镜头材料(玻璃,塑料)的折射率不同。

几何畸变,包括径向和切向畸变。

人眼首先是角膜,它是一层透明的保护层,也具有一定的弯曲能力,因此起到了类似透镜的作用。其后是虹膜和瞳孔,然后是人眼的晶状体,这个镜头实际上是一个装满液体的袋子。它内部有胶状物质,还有肌肉来拉动它,改变它的形状,从而改变其焦距和弯曲能力。眼睛形成的图像会落在视网膜上。 虹膜相当于用来控制相机进光量的光圈,虹膜会根据进入眼睛的光线量来改变瞳孔的大小。所以,当你走到明亮的阳光下时,眼睛会充满光线,虹膜会闭合减少光线进入,

在看远处时,人眼是放松的,而近距离阅读书籍之类的东西,那么晶状体的形状就会改变,通过睫状肌挤压晶状体使其焦距缩短,弯曲能力增强,这样就可以阅读书籍了。 整个过程被称为适应,基本上是集中注意力的另一种说法。

在近视的时候,远处的图像落在视网膜前面

使用凹透镜可以弥补,凹透镜实际上会在光线进入眼睛晶状体前稍微发散,从而在视网膜上形成图像。

与此相反的是远视,远处的图像是在视网膜后面形成的,这就需要凸透镜。

液体透镜就是模仿的晶状体,有一种叫做电润湿的过程,如果对这种液体施加电场

漫反射: 一部分光线进入到材料表面,并在内部多次反射后,透过表面形成漫反射。它使物体呈现哑光外观。

表面法线是指在物体表面上与表面垂直的向量,它描述了该表面的局部方向。在三维空间中,法线通常用一个单位向量表示,法线的方向能够反映物体的凸凹结构。例如,对于一个球体表面,不同点的法线指向球心不同的方向;而平面物体的法线则是统一指向某个固定方向。

光度立体法

光度立体法是一种计算方法,它根据表面的反射特性和光源信息来估计表面上每一点的表面法线。事实证明,为了解决这个问题,我们需要多张图像和多个光源。因此,光度立体视觉使用多个光源,捕获多张图像,然后从这组图像中计算出每个点的表面方向。

法线 = 表面斜率的几何表达

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