20160612 第34回cv勉強会@関東コンピュテーショナルフォトグラフィ

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第 34 回 CV 勉強会 @ 関東CV 最先端ガイド 4コンピュテーショナルフォトグラフィのための光学系入門2 章冒頭～ 2.2.1 レンズの基礎2016 年 6 月 12 日 @OZ_Z_C

2016/6/12 CV勉強会@ 関東 CV最先端ガイド 4 コンピュテーショナルフォトグラフィ

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自己紹介@OZ_Z_C (twitter)

某企業研究所所属専門：画像符号化 ( 画像圧縮 )

2016/4 ～ CV 的な研究テーマに従事CV 勉強会参加歴

聴講： 2 年位前からしばしば発表：初

よろしくお願いします！


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担当範囲コンピュータビジョン最先端ガイド 4

2 章コンピュテーショナルフォトグラフィ理解のための工学系入門1. はじめに2. レンズ

1. レンズの基礎2. 理想レンズと収差3. 結合公式とシャインフリュークの法則

3. 光線の表現とカメラの働き4. 応用例5. ライトフィールドの特性と解析6. まとめ

← 担当範囲


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第 2 章のスコープコンピュテーショナルフォトグラフィ

Computational Photography : CP理解するには、光学系や信号処理に関する知識が必要

第 2 章では、 CP に関する光学系の基礎を説明関連分野

コンピュータビジョンイメージベーストレンダリング


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コンピュテーショナルフォトグラフィとは計算機による演算を介してシーンの画像・映像を獲得する手法既存のデジタルカメラ

フィルム式カメラのフィルムをセンサに置き換えただけレンズの役割：記録デバイス上に鮮明な像を形成

CP ではカメラの機能面に着目：被写体の像を画素値として出力センサからの出力データを復号して画像が出てくれば良いレンズが形成する像 : 光記録過程の中間表現の一つに過ぎない　→ 美しい像を形成する必要はない


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コンピュテーショナルフォトグラフィとはCP の基本的な動機

カメラ全体の構成を一から見直す余地あり所望の画像を得る / 必要な機能を実装するため

従来とは全く異なる光学系とデータ処理の組み合わせに新たな有効性？カメラ進化の第 2 幕として注目を集めている

第 1 幕：撮像素子によるフィルムの置き換え第 2 幕：半導体デバイス・計算機技術による進化


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コンピュテーショナルフォトグラフィとはデジタルリフォーカス

撮影したあとで信号処理によってフォーカスを変える技術


手前の馬型の何かにフォーカス奥の馬にフォーカス

背景にフォーカスhttps://pictures.lytro.com/lytro/collections/41/pictures/1015262

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コンピュテーショナルフォトグラフィとは符号化撮像（第 3 章のテーマ）

露光時間や絞りを符号化 ( 意図的なパタンで ON/OFF ）してわざと画像をぼかすことで、ぼけ画像の復元や奥行き推定を容易 / 安定にする


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コンピュテーショナルフォトグラフィの歴史CP が生まれたのは 2004 ～ 05 年ごろ？

元ネタ：” Computational Photography” の伝道師https://www.cgarts.or.jp/report/rep_kr/rep0309-2.html

2005 年 5 月に“ Computational Photography and Video” というシンポジウムが開催 @MIT

まだ生まれてから 10 年程度の新しい分野定義や範囲がまだはっきりとしていない？ ( 少なくとも 2011 年時点では )イメージベーストレンダリング（ Image-Based Rendering : IBR ）との違い？


https://www.cgarts.or.jp/report/rep_kr/rep0309-2.html

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イメージベーストレンダリングとは従来：モデルベーストレンダリング

3 次元モデルから任意視点画像を生成→ 3 次元モデルを作るのが大変イメージベーストレンダリング

複数視点の画像から任意視点画像を生成空間の光線情報を記述したライトフィールドを用いる


http://www.map.archi.fr/aibm/Portal_of_Architectural_Image-Based-Modeling/Exp-Moreno.html

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CP と IBR の違いIBR

あくまで、単体でも鑑賞に堪えうる画像の獲得を目指すもの？CP

画像の獲得方法を変えようとするもの？実際、光学系の解析や設計に踏み込む機会は多いレンズ光学系の性質、ライトフィールドに関する知識が必要


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レンズの基礎レンズの働き

平行光を 1 点に集める


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レンズの基礎前置き

写真用レンズは通常 3 枚以上のレンズで構成→収差を補正するため以降では入射光と出射光の関係のみに注目入射光と出射光を延長した際の交点を点 A とする


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焦点距離とは下記 2 点の距離を焦点距離 f と定義

入射光を極限まで光軸に近づけたときの交点 Aその時の像 B （出射光と光軸の交点）

焦点距離は光軸付近を通る平行光によって定められるレンズの収差には影響されない→どんなレンズでも定められる


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焦点距離と像の大きさの関係焦点距離が長いほど大きな像になる


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ズームレンズ焦点距離を変化させられるレンズ

内部の凹凸レンズの間隔を変えることで焦点距離を変える


http://web.canon.jp/Camera-muse/tech/report/2014/12/

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ズームレンズの倍率　


ズーム

≠倍率𝑀 (𝑐𝑓 .2.2 .3)= 像の大きさ被写体の大きさ

http://av.jpn.support.panasonic.com/support/dsc/knowhow/knowhow13.html

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被写界深度被写界深度 = ピントがあう距離の範囲

範囲狭い / 広い→被写界深度が浅い / 深い


深　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　浅

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被写界深度ピントがあう、とは？

被写体上の 1 点から出た光が、撮像素子上の 1 点に集まること


http://fujifilm.jp/support/digitalcamera/knowledge/lens/apd/index.html

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被写界深度東芝：カラー開口撮像技術


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口径口径

入射光の円筒の太さ絞りで調整可能口径が大きいほど被写界深度が浅くなる


小　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　大

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F 値F 値 = 焦点距離 / 口径

レンズの明るさを示す値F 値が小さいほど明るいレンズ


小　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　大

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F 値F 値 = 焦点距離 / 口径

レンズの明るさを示す値F 値が小さいほど明るいレンズ口径がになると光を集める面積は 1/2＝ F 値がなると明るさが 1/2通常のカメラでは 1 段階で明るさが倍半分になる F 値を使用


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結像公式Q. 結像公式は経験からの近似？厳密性あり？

A. 理想レンズで自然に成り立つ厳密な式続きは 2.2.2 で


1𝑎+

1𝑏=

1𝑓

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fin.2016 年 6 月 12 日 @OZ_Z_C


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