Abstract
We present a computational imaging approach to estimate the depth from
a single image using axial chromatic aberrations. It includes
a co-design of optics and digital processing to select the optimal
parameters of a lens such as focal length,
-number, and chromatic
focal shift according to the performance of a depth estimation
algorithm on the digital side. A simulation framework evaluates the
complete systems performance in different imaging conditions including
optimal axial chromatic lens aberration. A low-complexity algorithm
estimates the depth map of real scenes. Experiments on real and
synthetic scenes show the feasibility of the proposed system for depth
estimation. In the case of relatively broadband object spectra and
a lens with focal length of 4 mm, depth is estimated with an RMS
error of 6–10%.
In diesem Beitrag stellen wir einen neuartigen Ansatz vor, der es
ermöglicht, die Tiefe aus einer einzigen Aufnahme anhand chromatischer
Aberrationen zu bestimmen. Ferner wird ein optisches Designverfahren
zur Auffindung der bestmöglichen optischen Parameter, wie die
Brennweite, die Blendenzahl und die axiale chromatische Aberration in
Abstimmung mit der Leistung des Algorithmus für die Tiefenschätzung
auf digitaler Seite beschrieben. Für verschiedene Aufnahmebedingungen
wird die Leistung des Gesamtsystems in einer Simulationsumgebung unter
der Annahme einer optimal vorliegenden chromatischen Aberration
untersucht. Ein Algorithmus geringer Komplexität schätzt die
Tiefenkarte für reale Aufnahmen. Untersuchungen an realen Szenen
zeigen die Machbarkeit des hier vorgestellten Systems zur
Tiefenschätzung. Im Falle relativ breitbandiger Objektspektren und
einer Linse mit einer Brennweite von 4 mm wird die Tiefe mit einem
RMS-Fehler von 6–10% geschätzt.