CAREER: Plenoptic Signal Processing --- A Framework for Sampling, Detection, and Estimation using Plenoptic Functions

职业:全光信号处理——使用全光功能进行采样、检测和估计的框架

基本信息

  • 批准号:
    1652569
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 53.2万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-02-15 至 2024-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The interactions of light with objects in a scene are often complex. An image --- which only captures 2D spatial variations --- is poorly equipped to unravel these interactions and infer properties of a scene including its shape, reflectance, and its composition. This is especially true for scenes that have sharp reflections, refractions, and volumetric scattering. This research models interactions of light with scenes using light rays and their transformations. The central hypothesis underlying the research is the idea that problems of shape, reflectance and material composition estimation are often simpler and well-posed when they are studied using light rays and their transformations. A wide-range of real-world objects and scenes stand to benefit from progress made in this research; this includes scenes with complex configurations that lead to inter-reflections, objects with shine, specularities, and spatially-varying reflectances, as well as objects that are transparent, or translucent. A diverse set of applications including machine vision, microscopy, and consumer photography stand to benefit from this research. The education and outreach components of this project disseminates image processing research in the broader Pittsburgh area via camera building workshops and lab demos for middle/high-school students, and professional development courses for physics teachers.The focus of the research is to develop novel acquisition and processing methods for scene understanding by studying characterizations of light that go beyond images. In particular, the research analyzes the properties of two signals: the plenoptic function, which captures spatial, temporal, angular, and spectral variations of light, and the plenoptic light transport, which captures how light propagates through a scene. The central hypothesis of the research is that the plenoptic function and light transport provide a rich encoding of how light interacts with a scene; hence, unlike image-based inference, plenoptic inference can be fundamentally well-conditioned even for scenes that interact with light in a complex manner. To this end, the research develops novel low-dimensional models for plenoptic functions that are based on physical laws governing interaction of light with a scene. The research also builds novel computational cameras that acquire light propagates in a scene by decomposing into light paths of varying complexity, and subsequently estimating the 3D shape, reflectance, and material composition.
灯光与场景中对象的交互通常很复杂。一幅图像-只捕捉2D空间变化-不足以解开这些相互作用,并推断场景的属性,包括其形状、反射率和组成。对于具有尖锐反射、折射和体积散射的场景尤其如此。这项研究使用光线及其变换来模拟光线与场景的相互作用。这项研究背后的中心假设是,当使用光线及其变换来研究形状、反射率和材料成分估计时,它们的问题往往更简单、更合适。广泛的真实世界对象和场景将从这项研究中取得的进展中受益;这包括具有导致相互反射的复杂配置的场景、具有光泽、镜面反射率和空间变化的反射率的对象,以及透明或半透明的对象。包括机器视觉、显微镜和消费者摄影在内的各种应用都将从这项研究中受益。该项目的教育和推广部分通过为初中生和高中生举办的相机制造研讨会和实验室演示,以及为物理教师提供的专业发展课程,在更广泛的匹兹堡地区传播图像处理研究。研究的重点是通过研究超出图像的光的特征,开发用于场景理解的新的获取和处理方法。特别是,这项研究分析了两种信号的特性:全光函数,捕获光的空间、时间、角度和光谱变化,以及全光传输,捕获光如何通过场景传播。这项研究的中心假设是,全光功能和光传输为光如何与场景相互作用提供了丰富的编码;因此,与基于图像的推理不同,全光推理即使对于以复杂方式与光相互作用的场景,也可以从根本上良好地进行。为此,该研究开发了全光函数的新型低维模型,该模型基于控制光与场景相互作用的物理定律。这项研究还建立了新型的计算相机,通过将光分解成不同复杂程度的光路,然后估计3D形状、反射率和材料组成,来获取光在场景中的传播。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Illuminant Spectra-Based Source Separation Using Flash Photography
Wide-Baseline Light Fields using Ellipsoidal Mirrors
使用椭圆面镜的宽基线光场
3PointTM: Faster Measurement of High-Dimensional Transmission Matrices
3PointTM:更快地测量高维传输矩阵
  • DOI:
    10.1007/978-3-030-58598-3_19
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chen, Yujun;Sharma, Manoj Kumar;Sabharwal, Ashutosh;Veeraraghavan, Ashok;Sankaranarayanan, Aswin C.
  • 通讯作者:
    Sankaranarayanan, Aswin C.
Fine-Grain Prediction of Strawberry Freshness using Subsurface Scattering
Kaleidoscopic structured light
  • DOI:
    10.1145/3478513.3480524
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Byeongjoo Ahn;Ioannis Gkioulekas;Aswin C. Sankaranarayanan
  • 通讯作者:
    Byeongjoo Ahn;Ioannis Gkioulekas;Aswin C. Sankaranarayanan
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Aswin Sankaranarayanan其他文献

Aswin Sankaranarayanan的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Aswin Sankaranarayanan', 18)}}的其他基金

EAGER: EPCN: Computational Imaging of the Sky for Precise Prediction of Solar Variability
EAGER:EPCN:天空计算成像,用于精确预测太阳变率
  • 批准号:
    2235063
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: RI : Medium: Thermal Computational Imaging
合作研究:RI:媒介:热计算成像
  • 批准号:
    2107236
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CHS: Small: Towards Photorealistic Augmented and Virtual Reality Displays
CHS:小型:迈向逼真的增强和虚拟现实显示
  • 批准号:
    2008464
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SaTC: CORE: Medium: Collaborative: Presentation-attack-robust biometrics systems via computational imaging of physiology and materials
SaTC:核心:中:协作:通过生理学和材料的计算成像实现演示攻击鲁棒生物识别系统
  • 批准号:
    1801382
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant
RI: Small: Lensless Cameras --- Enabling Novel Imaging Capabilities with Programmable Masks and Computational Imaging
RI:小型:无镜头相机 --- 通过可编程掩模和计算成像实现新颖的成像功能
  • 批准号:
    1618823
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

高速宽带光通信系统全光时频域信号处理基础理论与方法研究
  • 批准号:
    61931010
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    284 万元
  • 项目类别:
    重点项目
基于全光信号处理的超高速成像系统大数据压缩
  • 批准号:
    61975248
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
硅基混合波导中超连续谱的产生及其在全光量化与编码中的应用研究
  • 批准号:
    61875238
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
面向全光雷达信号处理的基本光运算理论和方法研究
  • 批准号:
    61601285
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
全光比例-积分-微分控制系统与超快光脉冲相干自锁定
  • 批准号:
    11574026
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    73.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于平面布拉格光栅的光学希尔伯特变换和全光信号处理研究
  • 批准号:
    61404056
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
高采样率、高量化分辨率一体化全光模数转换关键技术研究
  • 批准号:
    61475023
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    81.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于相干完全吸收器全光调制的基础研究
  • 批准号:
    61475100
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    78.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于半导体集成器件的全光信号信噪比监测技术研究
  • 批准号:
    61205031
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
适用于偏振复用高级调制格式信号的全光信号处理集成芯片基础问题研究
  • 批准号:
    61275072
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    86.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

擬似位相整合高次非線形アレイ導波路による全光コヒーレントシリアルパラレル信号処理
使用准相位匹配高阶非线性阵列波导的全光相干串并行信号处理
  • 批准号:
    18K04153
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
全光信号処理のための超小型全光ダイオードの実現に向けた研究
用于全光信号处理的超紧凑全光二极管的研究
  • 批准号:
    17J00378
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
全固体フォトニッククリスタルファイバによる全光信号処理の研究
全固态光子晶体光纤全光信号处理研究
  • 批准号:
    14F04053
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
サブバンド間遷移の超高速光非線形性を集積化した全光信号処理デバイスに関する研究
集成子带间跃迁超快光学非线性的全光信号处理器件研究
  • 批准号:
    13F03507
  • 财政年份:
    2013
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
位相変調対応型全光信号再生器に関する研究
兼容相位调制的全光信号再生器研究
  • 批准号:
    09J09085
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
高機能全光信号再生の研究
高性能全光信号再生研究
  • 批准号:
    18040006
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
高非線形光ファイバを用いた全光学的信号処理
使用高度非线性光纤的全光信号处理
  • 批准号:
    06F06388
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
周期分極反転ニオブ酸リチウムの縦続二次非線形効果を用いた全光超高速広帯域信号処理
利用周期性极化铌酸锂中级联二阶非线性效应的全光超高速宽带信号处理
  • 批准号:
    18760283
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
全光処理による高速光信号のウェーブレット解析
使用全光处理对高速光信号进行小波分析
  • 批准号:
    17656131
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
光ファイバの非線形性を用いた全光信号処理と光多値通信への応用に関する研究
利用光纤非线性的全光信号处理及其在光多电平通信中的应用研究
  • 批准号:
    05J09517
  • 财政年份:
    2005
  • 资助金额:
    $ 53.2万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了