Кіріспе
Цифрлық суреттерді түсіру және өңдеу техникаларының жиынтығы. Есептеулік фотосурет – оптикалық процестердің орнына цифрлық есептеуді пайдаланатын цифрлық суреттерді түсіру және өңдеу техникаларын білдіреді. Есептеулік фотосурет камераның мүмкіндіктерін жақсарта алады, пленкалық фотосуретпен мүмкін болмаған мүмкіндіктерді ұсынады немесе камера элементтерінің құнын немесе көлемін азайтады. Есептеулік фотосурет мысалдарына камера ішіндегі цифрлық панорамаларды, жоғары динамикалық диапазонды суреттерді және жарық өрісі камераларын жасау кіреді. Жарық өрісі камералары үш өлшемді көрініс туралы ақпаратты түсіру үшін жаңа оптикалық элементтерді қолданады, одан кейін 3D суреттерді, жақсартылған тереңдік өрісін және таңдамалы тұмандылықты (немесе "постфокус") жасау үшін пайдалануға болады. Жақсартылған тереңдік өрісі механикалық фокустау жүйелерінің қажеттілігін азайтады. Бұл мүмкіндіктердің барлығы есептеулік бейнелеу техникаларын қолданады. Есептеулік фотосурет анықтамасы компьютерлік графика, компьютерлік көру және қолданбалы оптика салаларын қамтиды. Бұл салалар Шри К. Наяр ұсынған таксономия бойынша ұйымдастырылған. Әрбір сала бойынша техникалар тізімі берілген, әрі әр техника үшін бір немесе екі көрнекті мақала немесе кітап келтірілген. Таксономиядан әдейі алынып тасталған – дәстүрлі түсірілген суреттерді жақсарту үшін қолданылатын сурет өңдеу (сондай-ақ, цифрлық сурет өңдеу) техникалары. Мұндай техникаларға сурет масштабын өзгерту, динамикалық диапазонды сығу (яғни, тондық карта жасау), түс басқару, суретті толықтыру (яғни, бояу немесе тесікті толтыру), суретті сығу, цифрлық су таңбасы және көркемдік сурет эффектілері жатады. Сонымен қатар, ауқымдық деректерді, көлемдік деректерді, 3D модельдерді, 4D жарық өрістерін, 4D, 6D немесе 8D BRDF-терді немесе басқа да жоғары өлшемді суреттерге негізделген бейнелеуді құратын техникалар да алынып тасталған. Эпсилондық фотосурет – есептеулік фотосурет саласының бірі.
Computational photography refers to digital image capture and processing techniques that use digital computation instead of optical processes. Computational photography can improve the capabilities of a camera, or introduce features that were not possible at all with film based photography, or reduce the cost or size of camera elements. Examples of computational photography include in camera computation of digital panoramas, high dynamic range images, and light field cameras. Light field cameras use novel optical elements to capture three dimensional scene information which can then be used to produce 3D images, enhanced depth of field, and selective de focusing (or "post focus"). Enhanced depth of field reduces the need for mechanical focusing systems. All of these features use computational imaging techniques. The definition of computational photography has evolved to cover a number of
subject areas in computer graphics, computer vision, and applied
optics. These areas are given below, organized according to a taxonomy
proposed by Shree K. Nayar. Within each area is a list of techniques, and for
each technique one or two representative papers or books are cited. Deliberately omitted from the
taxonomy are image processing (see also digital image processing)
techniques applied to traditionally captured
images in order to produce better images. Examples of such techniques are
image scaling, dynamic range compression (i. e. tone mapping),
color management, image completion (a. k. a. inpainting or hole filling),
image compression, digital watermarking, and artistic image effects. Also omitted are techniques that produce range data,
volume data, 3D models, 4D light fields,
4D, 6D, or 8D BRDFs, or other high dimensional image based representations. Epsilon photography is a sub field of computational photography.
Фотографияға әсері
Компьютерлік фотосуретке түсірілген фотосуреттер әуесқойларға кәсіби фотографтарға тәңдес сападағы фотосуреттер жасауға мүмкіндік береді, бірақ 2019 жылға дейін кәсіби деңгейдегі жабдықтардың мүмкіндіктерін асырып түспейді.
Есептеулік оптика
Бұл - оптикалық кодталған кескіндерді түсіру, содан кейін жаңа кескіндерді алу үшін есептеу арқылы декодтау. Кодталған апертуралық бейнелеу көбінесе астрономияда немесе рентгендік бейнелеуде кескін сапасын арттыру мақсатында қолданылды. Бір тесіктің орнына, кескін түсіру кезінде тесіктердің үлгісі қолданылады, ал кескінді қалпына келтіру үшін деконволюция жасалады. Кодталған экспозициялық бейнелеуде, жалюзидің (затвордың) қосылу/өшіру күйі қозғалыс бұлыңғырлығының ядросын өзгерту үшін кодталады. Осылайша, қозғалыс бұлыңғырлығын жою жақсы шешілетін мәселеге айналады. Сол сияқты, линзаға негізделген кодталған апертурада апертураны кең жолақты масканы енгізу арқылы өзгертуге болады. Осылайша, фокуссыз бұлыңғырлықты жою жақсы шешілетін мәселеге айналады. Кодталған апертура Хадамард түрлендіру оптикасын қолдана отырып, жарық өрісін алу сапасын да жақсарта алады. Кодталған апертуралық үлгілерді әртүрлі толқын ұзындықтарында әртүрлі кодтарды қолдану үшін түрлі-түсті сүзгілерді пайдалана отырып құруға болады. Бұл, екілік маскалармен салыстырғанда, камера сенсорына жететін жарық мөлшерін арттыруға мүмкіндік береді.
Есептеулік бейнелеу
Компьютерлік бейнелеу – деректерді жинау және өңдеуді біріктіретін бейнелеу әдістерінің жиынтығы. Ол объектінің бейнесін тікелей емес жолдармен жасау арқылы ажыратымдылықты арттыруға, оптикалық фаза немесе 3D реконструкция сияқты қосымша ақпарат алуға мүмкіндік береді. Ақпарат көбінесе дәстүрлі оптикалық микроскоп конфигурациясын қолданбай немесе шектеулі деректер жиынтығымен тіркеледі. Компьютерлік бейнелеу оптикалық жүйелердің физикалық шектеулерінен – мысалы, сандық апертурадан – асып түсуге, тіпті оптикалық элементтердің қажеттілігін жоюға мүмкіндік береді. Оптикалық спектрдің бейнелеу элементтерін, мысалы объективтерді жасау қиын немесе бейне сенсорларын кішірейту мүмкін емес бөліктері үшін компьютерлік бейнелеу, рентген және ТГц сәулеленуі сияқты салаларда пайдалы балама ұсынады.
Жалпы әдістер
Жалпы есептемелік бейнелеу әдістерінің қатарында линзасыз бейнелеу, есептемелік ұсақ нүспен бейнелеу, птихография және Фурье птихографиясы бар. Есептемелік бейнелеу техникасы көбінесе сығымды сезімталдық немесе фазаны қалпына келтіру әдістерін қолданады, онда нысанның бұрыштық спектрі қайта құрастырылады. Цифрлық голография, компьютерлік көру және томография сияқты кері проблемалар да есептемелік бейнелеу саласына жатады.
Есептеу процестері
Бұл оптикалық кодталмаған кескіндерді өңдеу арқылы жаңа кескіндерді жасау процесі.
Есептеулік сенсорлар
Бұл – сезімталдық және өңдеуді бірге жүзеге асыратын, көбінесе аппараттық құралдардағы сияқты, мысалы, артық дискреттелген бинарлық бейне сенсоры.
Өнер тарихы
Компьютерлік фотосурет салу өнер түрі ретінде бір нысанның әртүрлі экспозицияланған суреттерін түсіріп, оларды біріктіру арқылы іске асырылды. Бұл 1970 және 1980 жылдары киілетін компьютерлерді жасауға түрткі болды. Компьютерлік фотосурет салу Чарльз Уайкоффтың еңбектерінен пайда болды, сондықтан компьютерлік фотосурет деректер жиынтығы (мысалы, бір композиттік сурет жасау үшін түсірілген бір нысанның әртүрлі экспозицияланған суреттері) кейде оның құрметіне Уайкофф жиынтығы деп аталады. Бұл саланың алғашқы жұмыстарын (бейне проекциясы мен экспозиция мәнін бірлесіп бағалауды) Манн және Кандоччиа жүзеге асырды. Чарльз Уайкофф өмірінің көп бөлігін бір нысанның әртүрлі экспозицияларын сақтайтын ерекше 3 қабатты фотопленкалар жасауға арнады. Уайкоффтың пленкасында түсірілген ядролық жарылыстың суреті Life журналының мұқабасында жарияланды және қараңғы сыртқы аймақтардан ішкі ядроға дейінгі динамикалық диапазонды көрсетті.