宽视场宽带成像技术：基于计算镜面的方法
图像与视频处理
2026-05-04 v1 计算机视觉与模式识别
光学
摘要
传统的玻璃基光学系统通常针对狭窄的光谱带进行优化，如可见光（400-700nm）或短波红外（1000-1800nm）。尽管VIS-SWIR传感器（400-1700nm）的出现具有变革性潜力，但折射光学难以同时聚焦整个光谱范围。镜像作为实现色差消除的可行方案，然而常常受制于场曲和离轴像差。本文引入计算镜（Computational Mirrors）框架，使其能够使用单个传感器实现整个VIS-SWIR光谱范围内的高分辨率、宽视场成像。我们的方法基于这样一个观察：视场的不同区域在镜像上达到焦点的距离各不相同。通过捕获最小的焦点栈（2-4张图像），我们利用计算后端恢复清晰、全焦点图像。本工作的关键贡献是SeidelConv，这是一种新颖的、基于物理的、 spatially-varying点扩散函数（PSF）模型，用于准确刻画和纠正简单凹面镜所固有的离轴像差。我们使用一种首次实现的50mm F/1光学系统配备VIS-SWIR传感器来展示我们方法的有效性。该系统在RGB、NIR和SWIR波长下均能产生清晰图像，无需重新调焦，揭示了单个光谱带内看不见的材料细节。我们进一步通过一个100mm F/2系统（针对远距离成像优化）验证了我们方法的可扩展性。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.00029,
title = {Broadband Wide Field of View Imaging with Computational Mirrors},
author = {Vishwanath Saragadam and Niki Nezakati and Amit Roy-Chowdhury and Vivek Boominathan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.00029},
year = {2026}
}