如何霧裡看花,霾裡辨星?

大家用手機拍照或者抬頭仰望星空想必都會遇到類似的問題。可能鏡頭前白茫茫一片,拍了一個寂寞;可能春夜抬起頭,卻找不到獅子座。那麼辦法是什麼?

如何霧裡看花,霾裡辨星?

大霧茫茫

有毅力的同學說,我等還不行嗎,等霧散去,等霾化開;計算機的同學說,呔,待俺使用去霧演算法。去霧演算法種類繁多,效果也很不錯,然而終究存在極限。今天要給大家介紹的是一種利用散射介質成像的方法。

方法及效果

咳咳,用人話說就是,在啥都看不清的情況下,我拍張照再用下散射介質成像演算法就可以知道我到底拍的是什麼了。下圖就是其中一種成像裝置,其中Diffuser就可以表示霧霾等散射介質。

如何霧裡看花,霾裡辨星?

散射介質成像

下面我們來看看復現的圖片效果如何。下圖就是復現效果,第一排是重建結果,第二排是被成像的物體。大致輪廓是基本復現了的,但是解析度還是不高,這也是未來發展的方向之一。

如何霧裡看花,霾裡辨星?

影象重建結果

原理

小黑板時間(覺得頭大的同學可以跳過):具體實現方法就是利用了散射介質的點擴散方程的自相關函式近似於Delta函式。所以當我們對採集到的影象做自相關處理後,經過若干步驟,可知此結果近似於所成像物體的自相關結果。接著再利用改進的Gerchberg-Saxton演算法對物體頻譜進行相位恢復,最終傅立葉反變換獲得物體。

結語

終於要結束啦,不知道大家覺得今天的科技前沿技術如何?當然想要真正應用到我們的手機和望遠鏡上還有很長的路要走。這裡給大家留一個思考題,下圖是散射介質成像的另一個應用場景,大家覺得在現實生活中有何用途啊,歡迎留言討論。

如何霧裡看花,霾裡辨星?

牆壁漫反射成像