Due to the limitations of camera sensors, there are situations where a single shot does not adequately capture the brightness across all areas of a scene. These sensor limitations can be overcome through high dynamic range imaging technology. Bracketing, which involves capturing a scene multiple times with different exposure settings, is not suitable for capturing moving objects and can be time-consuming. In this study, we propose a compact light field camera that can capture images with different exposures in a single shot. Light field cameras come in two main forms: the first uses an array of multiple cameras, and the second places a micro-lens array behind a large lens. The ultra-thin light field camera developed in this study is designed with a micro-lens array attached to the sensor, with each lens having a different aperture size to capture different exposure results in a single shot. After preprocessing the captured sub-aperture images to enhance image quality, we propose an HDR algorithm to obtain the image with a higher dynamic range compared to individual sub-aperture images. We suggest the equation designed based on exposure time to assign different weights based on the aperture value. This modification allows to achieve HDR imaging in a single shot. Furthermore, exploiting the disparity information from the ultra-thin light field camera, we propose stereo depth estimation process including camera calibration.
카메라 센서의 한계로 인하여 촬영 장면에 따라 한 번의 촬영으로 모든 영역의 밝기가 적절하게 촬영되지 않는 경우가 존재한다. 이러한 센서의 한계는 하이 다이나믹 레인지 이미징 기술을 통해서 극복이 가능하다. 한 장면을 다양한 노출 설정으로 여러 번 촬영하는 브라케팅은 움직이는 피사체를 찍기에 적절하지 않으며 촬영 시간이 길다는 단점이 있다. 본 연구는 한 번의 촬영으로 서로 다른 노출의 이미지를 얻을 수 있는 소형 라이트필드 카메라를 제안한다. 라이트필드 카메라는 대표적으로 두 가지 형태가 있는데, 첫 번째는 여러 대의 카메라를 어레이로 배치한 라이트필드 카메라 시스템이며, 두 번째는 대물렌즈 뒤에 마이크로 렌즈 어레이를 배치한 카메라이다. 본 연구에서 제작된 초박형 라이트필드 카메라는 센서 위에 마이크로 렌즈 어레이가 부착되어있는 형태의 카메라로 각 렌즈 조리개 크기를 다르게 설계하여 한 번의 촬영으로 다른
노출의 촬영 결과를 얻을 수 있게 설계되었다. 촬영된 단일 영상들을 전처리 하여 이미지 품질을 높인 이후, HDR 알고리즘을 통해 각 단일 이미지들보다 다이나믹 레인지가 넓은 이미지를 획득하도록 구현하였다. 또한 노출 시간을 기준으로 설계된 식을 수정하여 조리개값에 따라 다른 가중치를 둘 수 있도록 바꾸었고, 이를 통해 단 한 번의 촬영을 통한 HDR 이미징을 구현하였다. 더하여, 초박형 라이트필드 카메라의 시차 정보를 기반으로 한 거리 추정 알고리즘과 이를 위한 카메라 캘리브레이션을 제안하였다.
