闪光照明广泛用于在弱光环境下的成像中。然而，照明强度在繁殖距离四边形掉落，这对长距离闪存成像构成了重大挑战。我们提出了一种新的Flash技术，称为“图案闪光灯”，用于长途闪光灯成像。图案闪光灯将光功率浓缩到点阵列中。与传统的均匀闪光灯相比，信号被各地的噪声淹没，图案闪光灯在整个视野的稀疏分布点上提供了更强的信号，以确保这些点处的信号从传感器噪声中脱颖而出。这使后处理能够解决重要的对象和细节。此外，图案闪光灯将纹理投影到场景上，可以将其视为深度感知的结构化光系统。鉴于新型系统，我们使用卷积神经网络开发了联合图像重建和深度估计算法。我们构建硬件原型，并在各种场景上测试提出的闪存技术。实验结果表明，在弱光环境中，我们的图案闪光在长距离的性能明显更好。

结构光（SL）系统以主动照明投影获得高保真3D几何形状。当在具有强烈的环境照明，全球照明和跨设备干扰的环境中工作时，常规系统会出现挑战。本文提出了一种通用技术，以通过投影除天然SL模式来预测冗余光学信号来提高SL的鲁棒性。这样，预计的信号与错误更具区别。因此，可以使用简单的信号处理更容易地恢复几何信息，并获得``性能中的编码增益''。我们使用冗余代码提出了三个应用程序：（1）在强环境光下进行SL成像的自我错误校正，（（（ 2）在全球照明下自适应重建的错误检测，以及（3）使用设备特定的投影序列编码的干扰过滤，尤其是针对基于事件摄像机的SL和灯窗帘设备。我们系统地分析了这些应用中的设计规则和信号处理算法。相应的硬件原型是用于在现实世界复杂场景上进行评估的。合成和真实数据的实验结果证明了具有冗余代码的SL系统的显着性能改进。

间接飞行时间（ITOF）相机是一个有希望的深度传感技术。然而，它们容易出现由多路径干扰（MPI）和低信噪比（SNR）引起的错误。传统方法，在去噪后，通过估计编码深度的瞬态图像来减轻MPI。最近，在不使用中间瞬态表示的情况下，共同去噪和减轻MPI的数据驱动方法已经成为最先进的。在本文中，我们建议重新审视瞬态代表。使用数据驱动的Priors，我们将其插入/推断ITOF频率并使用它们来估计瞬态图像。给定直接TOF（DTOF）传感器捕获瞬态图像，我们将我们的方法命名为ITOF2DTOF。瞬态表示是灵活的。它可以集成与基于规则的深度感测算法，对低SNR具有强大，并且可以处理实际上出现的模糊场景（例如，镜面MPI，光学串扰）。我们在真正深度传感方案中展示了先前方法上的ITOF2DTOF的好处。

基于掩模的无透镜相机可以是平坦的，薄型和轻质的，这使得它们适用于具有大表面积和任意形状的计算成像系统的新颖设计。尽管最近在无晶体相机的进展中，由于底层测量系统的不良状态，从透镜相机恢复的图像质量往往差。在本文中，我们建议使用编码照明来提高用无透镜相机重建的图像的质量。在我们的成像模型中，场景/物体被多种编码照明模式照亮，因为无透镜摄像机记录传感器测量。我们设计并测试了许多照明模式，并观察到变速点（和相关的正交）模式提供了最佳的整体性能。我们提出了一种快速和低复杂性的恢复算法，可利用我们系统中的可分离性和块对角线结构。我们提出了仿真结果和硬件实验结果，以证明我们的提出方法可以显着提高重建质量。

在部署非视线（NLOS）成像系统中，越来越兴趣，以恢复障碍物背后的物体。现有解决方案通常在扫描隐藏对象之前预先校准系统。在封堵器，对象和扫描模式的现场调整需要重新校准。我们提出了一种在线校准技术，直接将所获取的瞬态扫描到LOS和隐藏组件中的所获取的瞬态耦合。我们使用前者直接（RE）在场景/障碍配置，扫描区域和扫描模式的变化时校准系统，而后者通过空间，频率或基于学习的技术恢复后者。我们的技术避免使用辅助校准设备，例如镜子或棋盘，并支持实验室验证和现实世界部署。

高动态范围（HDR）成像是一种允许广泛的动态曝光范围的技术，这在图像处理，计算机图形和计算机视觉中很重要。近年来，使用深度学习（DL），HDR成像有重大进展。本研究对深层HDR成像方法的最新发展进行了综合和富有洞察力的调查和分析。在分层和结构上，将现有的深层HDR成像方法基于（1）输入曝光的数量/域，（2）学习任务数，（3）新传感器数据，（4）新的学习策略，（5）应用程序。重要的是，我们对关于其潜在和挑战的每个类别提供建设性的讨论。此外，我们审查了深度HDR成像的一些关键方面，例如数据集和评估指标。最后，我们突出了一些打开的问题，并指出了未来的研究方向。

Time-resolved image sensors that capture light at pico-to-nanosecond timescales were once limited to niche applications but are now rapidly becoming mainstream in consumer devices. We propose low-cost and low-power imaging modalities that capture scene information from minimal time-resolved image sensors with as few as one pixel. The key idea is to flood illuminate large scene patches (or the entire scene) with a pulsed light source and measure the time-resolved reflected light by integrating over the entire illuminated area. The one-dimensional measured temporal waveform, called \emph{transient}, encodes both distances and albedoes at all visible scene points and as such is an aggregate proxy for the scene's 3D geometry. We explore the viability and limitations of the transient waveforms by themselves for recovering scene information, and also when combined with traditional RGB cameras. We show that plane estimation can be performed from a single transient and that using only a few more it is possible to recover a depth map of the whole scene. We also show two proof-of-concept hardware prototypes that demonstrate the feasibility of our approach for compact, mobile, and budget-limited applications.

Modern mobile burst photography pipelines capture and merge a short sequence of frames to recover an enhanced image, but often disregard the 3D nature of the scene they capture, treating pixel motion between images as a 2D aggregation problem. We show that in a "long-burst", forty-two 12-megapixel RAW frames captured in a two-second sequence, there is enough parallax information from natural hand tremor alone to recover high-quality scene depth. To this end, we devise a test-time optimization approach that fits a neural RGB-D representation to long-burst data and simultaneously estimates scene depth and camera motion. Our plane plus depth model is trained end-to-end, and performs coarse-to-fine refinement by controlling which multi-resolution volume features the network has access to at what time during training. We validate the method experimentally, and demonstrate geometrically accurate depth reconstructions with no additional hardware or separate data pre-processing and pose-estimation steps.

我们提出了一种依赖工程点扩散功能（PSF）的紧凑型快照单眼估计技术。微观超分辨率成像中使用的传统方法，例如双螺旋PSF（DHPSF），不适合比稀疏的一组点光源更复杂的场景。我们使用cram \'er-rao下限（CRLB）显示，将DHPSF的两个叶分开，从而捕获两个单独的图像导致深度精度的急剧增加。用于生成DHPSF的相掩码的独特属性是，将相掩码分为两个半部分，导致两个裂片的空间分离。我们利用该属性建立一个基于紧凑的极化光学设置，在该设置中，我们将两个正交线性极化器放在DHPSF相位掩码的每一半上，然后使用极化敏感的摄像机捕获所得图像。模拟和实验室原型的结果表明，与包括DHPSF和Tetrapod PSF在内的最新设计相比，我们的技术达到了高达50美元的深度误差，而空间分辨率几乎没有损失。

Lensless cameras are a class of imaging devices that shrink the physical dimensions to the very close vicinity of the image sensor by replacing conventional compound lenses with integrated flat optics and computational algorithms. Here we report a diffractive lensless camera with spatially-coded Voronoi-Fresnel phase to achieve superior image quality. We propose a design principle of maximizing the acquired information in optics to facilitate the computational reconstruction. By introducing an easy-to-optimize Fourier domain metric, Modulation Transfer Function volume (MTFv), which is related to the Strehl ratio, we devise an optimization framework to guide the optimization of the diffractive optical element. The resulting Voronoi-Fresnel phase features an irregular array of quasi-Centroidal Voronoi cells containing a base first-order Fresnel phase function. We demonstrate and verify the imaging performance for photography applications with a prototype Voronoi-Fresnel lensless camera on a 1.6-megapixel image sensor in various illumination conditions. Results show that the proposed design outperforms existing lensless cameras, and could benefit the development of compact imaging systems that work in extreme physical conditions.

事件摄像机是生物启发传感器，可通过标准摄像机提供显着优势，例如低延迟，高延迟，高度的时间分辨率和高动态范围。我们提出了一种使用事件摄像机的新型结构化光系统来解决准确和高速深度感测的问题。我们的设置包括一个事件摄像机和一个激光点投影仪，在16毫秒期间，在光栅扫描模式中均匀地照亮场景。以前的方法匹配相互独立的事件，因此它们在信号延迟和抖动的存在下以高扫描速度提供噪声深度估计。相比之下，我们优化了旨在利用事件相关性的能量函数，称为时空稠度。所得到的方法对事件抖动鲁棒，因此以更高的扫描速度执行更好。实验表明，我们的方法可以根据事件摄像机处理高速运动和优于最先进的3D重建方法，对于相同的采集时间，平均地将RMSE降低了83％。

传统的深度传感器产生准确的真实世界深度估计，即使仅在仿真域训练的最先进的学习方法也会超越。由于在模拟域中容易获得地面真理深度，但在真实域中很难获得，因此我们提出了一种利用两个世界的最佳方法的方法。在本文中，我们展示了一个新的框架，ActiveZero，这是一个混合域学习解决方案，适用于不需要真实世界深度注释的活动立体宽度系统。首先，我们通过使用混合域学习策略来证明我们的方法对分发外数据的可转换性。在仿真域中，我们在形状原语数据集上使用监督差异丢失和自我监督损失的组合。相比之下，在真实域中，我们只在数据集中使用自我监督损失，这些损失是从培训仿真数据或测试真实数据的分发。其次，我们的方法介绍了一种名为Temporal IR的自我监督损失，以增加我们在难以感知地区的重新注入的鲁棒性和准确性。最后，我们展示了如何训练该方法的端到端，并且每个模块对于获得最终结果很重要。关于真实数据的广泛定性和定量评估表明了甚至可以击败商业深度传感器的最新状态。

由智能手机和中端相机捕获的照片的空间分辨率和动态范围有限，在饱和区域中未充满刺激的区域和颜色人工制品中的嘈杂响应。本文介绍了第一种方法（据我们所知），以重建高分辨率，高动态范围的颜色图像，这些颜色来自带有曝光括号的手持相机捕获的原始照相爆发。该方法使用图像形成的物理精确模型来结合迭代优化算法，用于求解相应的逆问题和学习的图像表示，以进行健壮的比对，并以前的自然图像。所提出的算法很快，与基于最新的学习图像恢复方法相比，内存需求较低，并且从合成但逼真的数据终止学习的特征。广泛的实验证明了其出色的性能，具有最多$ \ times 4 $的超分辨率因子在野外拍摄的带有手持相机的真实照片，以及对低光条件，噪音，摄像机摇动和中等物体运动的高度鲁棒性。

低光图像增强（LLIE）旨在提高在环境中捕获的图像的感知或解释性，较差的照明。该领域的最新进展由基于深度学习的解决方案为主，其中许多学习策略，网络结构，丢失功能，培训数据等已被采用。在本文中，我们提供了全面的调查，以涵盖从算法分类到开放问题的各个方面。为了检查现有方法的概括，我们提出了一个低光图像和视频数据集，其中图像和视频是在不同的照明条件下的不同移动电话的相机拍摄的。除此之外，我们首次提供统一的在线平台，涵盖许多流行的LLIE方法，其中结果可以通过用户友好的Web界面生产。除了在公开和我们拟议的数据集上对现有方法的定性和定量评估外，我们还验证了他们在黑暗中的脸部检测中的表现。这项调查与拟议的数据集和在线平台一起作为未来研究的参考来源和促进该研究领域的发展。拟议的平台和数据集以及收集的方法，数据集和评估指标是公开可用的，并将经常更新。

作为一种引起巨大关注的新兴技术，通过分析继电器表面上的漫反射来重建隐藏物体的非视线（NLOS）成像，具有广泛的应用前景，在自主驾驶，医学成像和医学成像领域防御。尽管信噪比低（SNR）和高不良效率的挑战，但近年来，NLOS成像已迅速发展。大多数当前的NLOS成像技术使用传统的物理模型，通过主动或被动照明构建成像模型，并使用重建算法来恢复隐藏场景。此外，NLOS成像的深度学习算法最近也得到了很多关注。本文介绍了常规和深度学习的NLOS成像技术的全面概述。此外，我们还调查了新的拟议的NLOS场景，并讨论了现有技术的挑战和前景。这样的调查可以帮助读者概述不同类型的NLOS成像，从而加速了在角落周围看到的发展。

快速移动受试者的运动模糊是摄影中的一个长期问题，由于收集效率有限，尤其是在弱光条件下，在手机上非常常见。尽管近年来我们目睹了图像脱毛的巨大进展，但大多数方法都需要显着的计算能力，并且在处理高分辨率照片的情况下具有严重的局部动作。为此，我们根据手机的双摄像头融合技术开发了一种新颖的面部脱毛系统。该系统检测到主题运动以动态启用参考摄像头，例如，最近在高级手机上通常可用的Ultrawide Angle摄像机，并捕获带有更快快门设置的辅助照片。虽然主镜头是低噪音但模糊的，但参考镜头却很锋利，但嘈杂。我们学习ML模型，以对齐和融合这两张镜头，并在没有运动模糊的情况下输出清晰的照片。我们的算法在Google Pixel 6上有效运行，每次拍摄需要463毫秒的开销。我们的实验证明了系统对替代单片，多帧，面部特异性和视频脱张算法以及商业产品的优势和鲁棒性。据我们所知，我们的工作是第一个用于面部运动脱毛的移动解决方案，在各种运动和照明条件下，在数千个图像中可靠地工作。

有源深度传感器，如结构化光，激光雷达和飞行时间系统以固定扫描速率均匀地样本整个场景的深度。这导致了有限的时空分辨率，其中冗余静态信息是过度采样的，并且可能会被采样珍贵运动信息。在本文中，我们提出了一种有效的生物启发事件 - 摄像机驱动深度估计算法。在我们的方法中，我们密集地动态地照亮感兴趣的领域，这取决于事件摄像机检测到的场景活动，并在没有动作的视野中稀疏地照亮区域。深度估计是通过基于事件的结构化光系统来实现，该光点投影仪组成，该激光点投影仪与调谐的第二事件的传感器耦合，以检测来自场景的激光器的反射。我们在模拟自主驾驶场景和真实室内序列中展示了我们方法的可行性，使用我们的原型。我们表明，在自动驾驶和室内环境的自然场景中，移动边缘平均对应于场景的不到10％。因此，我们的设置要求传感器仅扫描10％的场景，这可能会导致照明源的功耗较低的差价较低。虽然我们为基于事件的结构光系统提供了评估和验证，但这里提出的思想适用于Lidar，飞行时间和标准立体声等广泛的深度感测模式。视频可用于\ url {https://youtu.be/rvv9iqlyjcq}。

在本文中，我们使第一个基准测试精力阐述在低光增强中使用原始图像的优越性，并开发一种以更灵活和实用的方式利用原始图像的新颖替代路线。通过对典型图像处理管道进行充分考虑的启发，我们受到启发，开发了一种新的评估框架，分解增强模型（FEM），它将原始图像的属性分解成可测量的因素，并提供了探索原始图像属性的工具凭经验影响增强性能。经验基金基准结果表明，在元数据中记录的数据和曝光时间的线性起作用最关键的作用，这在将SRGB图像作为输入中的方法采取各种措施中提出了不同的性能增益。通过从基准测试结果中获得的洞察力，开发了一种原始曝光增强网络（REENET），这在实际应用中的实际应用中的优缺点与仅在原始图像中的原始应用中的优点和可接近之间的权衡培训阶段。 Reenet将SRGB图像投影到线性原域中，以应用相应的原始图像的约束，以减少建模培训的难度。之后，在测试阶段，我们的reenet不依赖于原始图像。实验结果不仅展示了Reenet到最先进的SRGB的方法以及原始指导和所有组件的有效性。

基于事件的相机（ECS）是受生物启发的传感器，它们异步报告每个像素的亮度变化。由于它们的高动态范围，像素带宽，时间分辨率，低功耗和计算简单性，它们对在挑战性照明条件下基于视觉的项目有益，并且可以通过微秒响应时间检测快速运动。第一代EC是单色的，但是颜色数据非常有用，有时对于某些基于视觉的应用程序至关重要。最新的技术使制造商能够建造颜色EC，交易传感器的大小，并与单色模型相比，尽管具有相同的带宽，但与单色模型相比大大降低了分辨率。此外，ECS仅检测光的变化，不会显示静态或缓慢移动的物体。我们介绍了一种使用结构化照明投影仪帮助的单色EC检测完整RGB事件的方法。投影仪在场景上迅速发出了光束的RGB图案，其反射是由EC捕获的。我们结合了ECS和基于投影的技术的好处，并允许将静态或移动物体与商用Ti LightCrafter 4500投影仪和单眼单色EC进行深度和颜色检测，为无框RGB-D传感应用铺平了道路。

移动设备上的低光成像通常是由于不足的孔径穿过相对较小的孔径而挑战，导致信噪比较低。以前的大多数关于低光图像处理的作品仅关注单个任务，例如照明调整，颜色增强或删除噪声；或在密切依赖于从特定的摄像机模型中收集的长时间曝光图像对的关节照明调整和降解任务上，因此，这些方法在需要摄像机特定的关节增强和恢复的现实环境中不太实用且可推广。为了解决这个问题，在本文中，我们提出了一个低光图像处理框架，该框架可以执行关节照明调整，增强色彩和降解性。考虑到模型特异性数据收集的难度和捕获图像的超高定义，我们设计了两个分支：系数估计分支以及关节增强和denoising分支。系数估计分支在低分辨率空间中起作用，并预测通过双边学习增强的系数，而关节增强和去核分支在全分辨率空间中工作，并逐步执行关节增强和脱氧。与现有方法相反，我们的框架在适应另一个摄像机模型时不需要回忆大量数据，这大大减少了微调我们用于实际使用方法所需的努力。通过广泛的实验，与当前的最新方法相比，我们在现实世界中的低光成像应用中证明了它的巨大潜力。