SÍNTESIS DE CAMPOS DE LUZ ESTEREOSCÓPICOS A PARTIR DE SECUENCIAS DE IMÁGENES MULTI-FOCO

Abstract

En las décadas pasadas, el gran avance en la tecnología competente a pantallas electrónicas, las ópticas en las cámaras fotográficas y el rendimiento en los sensores nos han permitido recrear escenas con mayor realismo, e incluso, crear la ilusión de observar escenas con profundidad en una pantalla plana. La fotografía computacional es un campo de investigación multidisciplinaria. Que se encarga de la mejora y extensión de la capacidad de la fotografía digital mediante el uso de algoritmos computacionales [1]. En específico, para este trabajo de tesis se tiene el especial interés en procesos relacionados a la estereoscopía. Por lo anterior, es fundamental conocer principios de formación de imágenes y los elementos que limitan el desempeño óptico de un sistema formador de imágenes. Así como la información disponible en las imágenes obtenidas. En particular, en esta tesis se analizarán los parámetros del sistema óptico que causan una limitada profundidad de campo, que a su vez, generan imágenes desenfocadas. Además, se examinarán técnicas para aumentar la profundidad de campo a partir de una secuencia de imágenes multi-foco y los métodos de síntesis nuevos puntos de vista que dan la sensación de profundidad en la escena capturada. El proyecto de tesis se basó principalmente en los trabajos previos desarrollados por la Dra. Julia Alonso [2]. Por último, se describirá nuestro método propuesto que corrige un problema visual que aparece en la fusión multi-foco, llamado ghosting. Esta tesis se divide en cinco capítulos y una sección de conclusiones. En el Capítulo 1 se hará una revisión de los conceptos básicos para entender la fotografía computacional como un área de estudio multidisciplinaria y la gran importancia para el desarrollo tecnológico de los sistemas formadores de imágenes en teléfonos celulares y otros dispositivos. Además, se repasará la reseña histórica de la estereoscopía y se discutirán trabajos recientes relacionados a la generación de pares estereoscópicos. 14 En el Capítulo 2 se presentarán los fundamentos teóricos acerca de la óptica geométrica, la formación de imágenes por lentes delgadas, la visión monocular y binocular. Además, se describirán los principios de operación de las cámaras digitales y se discutirán los principios básicos descritos por los sistemas lineales. El en Capítulo 3 se detallarán los efectos de adquirir imágenes con un sistema óptico de limitada profundidad de campo. Además, se describirá el arreglo experimental utilizado para la obtención de un conjunto de fotografías con diferentes planos focales, el cual usa una lente ajustable eléctricamente (LAE). Al final del capítulo, presentaremos algunos resultados obtenidos con el sistema óptico empleado. En el Capítulo 4 se hará una revisión bibliográfica de los métodos de fusión multi-foco que han sido reportados en la literatura. Enfocándonos en el propuesto por Alonso et al. [3], el cual es un método implementado en el dominio de Fourier y no requiere del cálculo de mapas de profundidad. También se describirán los métodos derivados del algoritmo propuesto por Alonso: la generación de nuevos puntos de vista y la síntesis de pares estereoscópicos. El Capítulo 5 se presentará la metodología propuesta para eliminar el efecto de ghosting, el cual se presenta en los resultados obtenidos por los algoritmos descritos en el Capítulo 4. Este método se basa en la segmentación supervisada de las regiones en foco para un conjunto de dos imágenes. Por último, se presentan las conclusiones finales y trabajo futuro.