プログラマブルセンサや能動光学系によるコンピュテーショナルフォトグラフィ

従来のカメラの性能向上は、光学系やセンサの直接的な改良によりもたらされてきました。しかしながら、このようなハードウェアのみによる性能向上は現在限界を迎えつつあります。
それに対して、光学・エレクトロニクスなどのハードウェア技術と、コンピュータグラフィクス・ビジョンなどのソフトウェア技術を組み合わせ、画像計測パイプライン全体の最適化を行うコンピュテーショナルフォトグラフィやコンピュテーショナルイメージングと呼ばれる研究が発展しています。具体的には、画素毎に露光をコントロールできるプログラマブルセンサやLCoSやアクチュエータを用いた能動的な光学系により光線のサンプリングの工夫や’符号化により高機能な画像センシングを実現し、カメラの性能向上を図ります。 　本セミナーでは、カメラの光学PSFやセンサのサンプリングタイミングを制御するハードウェアオペレーションと計測画像を計算機上でソフトウェア復号・推定することで、安定にボケ復元、3次元形状復元、ライトフィールド、高速動画を生成する手法を実装例とともに解説します。

1. カメラの発展
2. レンズ光学の基礎
   1. レンズの役割
   2. 焦点距離、F値、シャッタ速度
   3. 画角
   4. 焦点深度、被写界深度
   5. 収差
3. 撮像センサ
   1. CCD、CMOS撮像センサ
   2. グローバルシャッタ、ローリングシャッタ
   3. カラーフィルタ
4. 画像処理、デジタルフィルタの基礎
   1. ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ
   2. フーリエ変換、デコンボリューション
5. ボケ復元のための符号化撮像
   1. 符号化開口
   2. フォーカススイープ
   3. ウェーブフロントコーディング
   4. Depth from Defocus
   5. 符号化露光
6. ライトフィールド
   1. カメラアレイ
   2. プレノプティックカメラ
   3. ライトフィールドレンダリング
7. サンプリングの符号化
   1. 圧縮ビデオセンシング
   2. 動的フォトメトリックステレオ
   3. 動的構造化照明ステレオ
8. まとめと将来