Stereoscopy and refocusing from axial scanning in 3D imaging

espanolEn el presente trabajo, usamos una camara monocular junto a una lente de foco ajustable electricamente (ETL) para adquirir un stack multifoco sin desplazamientos mecanicos, evitando vibraciones y problemas de registro durante en la adquisicion. Es posible decodificar y reconstruir nuevas imagenes de interes a traves de algoritmos de procesamiento digital con bases fisicas. Operaciones en el dominio de Fourier en combinacion con el conocimiento de las distancias focales empleadas para barrer el eje optico, permiten la redistribucion de la informacion en el stack original. De esta forma, a partir de un stack multifoco, es posible reenfocar digitalmente la escena, a traves de aperturas sintetizadas digitalmente con diferentes formas y tamanos, obteniendo por ejemplo una imagen con la profundidad de campo extendida (camara pinhole). Tambien consideramos desplazamientos digitales del pinhole para cambiar la perspectiva de la escena 3D y obtener pares de imagenes estereoscopicas (imagenes para el ojo izquierdo y derecho) como caso particular. Finalmente, tambien es posible combinar ambas implementaciones y reconstruir la escena como si hubiera sido capturada tanto desde una perspectiva diferente como con una apertura diferente simultaneamente. EnglishIn the present work we use a monocular camera along with an electrically tunable lens (ETL) to acquire a multi-focus stack without mechanical displacements, avoiding vibrations and misregistration during imaging acquisition. It is possible to decode and reconstruct new images of interest (images that are not part of the original acquired stack) by digital processing algorithms with a physical basis. We show how Fourier domain operations along with the knowledge of the focal distances employed for sweeping the optical axis, enable the redistribution of the information encoded in the original stack. In this way, from the multi-focus stack, it is possible to refocus digitally the scene, with synthetically reshaped apertures (changing its shape and size), obtaining extended-depth-of-field as a particular case (i.e., as captured with a pin-hole camera). We can also consider displacements of the pinhole for shifting the viewer’s perspective of the 3D scene and obtaining stereoscopic pairs of images (left and right eyes images) as particular cases. Finally, it is also possible to combine both implementations and reconstruct the scene as captured from a different perspective and with a different aperture at the same time.