Laskennallisella valokuvauksella tarkoitetaan digitaalista kuvanotto- ja käsittelytekniikkaa, jossa käytetään digitaalisia laskelmia optisten prosessien sijaan. Laskennallinen valokuvaus voi parantaa kameran ominaisuuksia tai ottaa käyttöön ominaisuuksia, jotka eivät olleet mahdollisia filmillä ollenkaan, tai vähentää kameraelementtien kustannuksia tai kokoa. Esimerkkejä laskennallisesta valokuvauksesta: digitaalinen panoraamaompelu , [6] HDR-valokuvaus ja plenoptinen kamera . Plenoptiset kamerat käyttävät uusia optisia elementtejä 3D-tietojen kaappaamiseen kohtauksesta, jota voidaan sitten käyttää 3D-kuvien hankkimiseen, syväterävyyden lisäämiseen ja valikoivaan epätarkennukseen (tai "jälkitarkennukseen"). Lisääntynyt syväterävyys vähentää mekaanisten tarkennusjärjestelmien tarvetta . Kaikki nämä toiminnot käyttävät tietokonevisualisointitekniikoita.
Tietokonevalokuvauksen määritelmä on kehittynyt kattamaan useita aihealueita tietokonegrafiikassa , tietokonenäössä ja sovelletussa optiikassa . Nämä alueet on lueteltu alla Sri K. Nayyarin ehdottaman taksonomian mukaan. Jokaisella alueella on luettelo tekniikoista ja yksi tai kaksi tyypillistä paperia tai kirjaa kullekin tekniikalle. Taksonomiasta on tarkoituksella jätetty pois kuvankäsittelytekniikat (katso myös digitaalinen kuvantaminen ), joita sovelletaan perinteisesti otettuihin kuviin parempien kuvien tuottamiseksi. Esimerkkejä tällaisista tekniikoista ovat kuvan skaalaus , dynaamisen alueen pakkaus (eli sävykartoitus), värinhallinta , kuvan viimeistely (kutsutaan maalaamiseksi tai reiän täytöksi), kuvan pakkaus , digitaaliset vesileimat ja taiteelliset kuvatehosteet. Myös menetelmät, jotka luovat etäisyystietoja, tilavuustietoja , 3D-malleja, 4D- valokenttiä , BRDF 4D, 6D tai 8D tai muita esityksiä moniulotteisesta kuvasta, jätetään pois. Epsilon Photography on tietokonevalokuvauksen osajoukko.
Laskennallisella valokuvauksella otetut valokuvat voivat antaa harrastajille mahdollisuuden luoda valokuvia, jotka ovat verrattavissa ammattivalokuvausvälineiden laatuun, mutta tällä hetkellä (2019) ne eivät ylitä ammattitason laitteita. [7]
Kyse on valokuvan valaistuksen hallinnasta jäsennellyllä tavalla ja sitten otettujen kuvien käsittelystä uusien kuvien luomiseksi. Sovelluksia ovat kuvan uudelleenvalaistus, kuvan tehostaminen, kuvan epäterävyys, geometrian/materiaalin palauttaminen ja niin edelleen.
Suuren dynaamisen alueen kuvantaminen käyttää eri kuvia samasta kohtauksesta dynaamisen alueen laajentamiseen. [8] Muita esimerkkejä ovat kuvien käsittely ja yhdistäminen saman kohteen eri valaistuksella ("valotila").
Tämä on optisesti koodattujen kuvien ottamista, jota seuraa laskennallinen dekoodaus uusien kuvien saamiseksi. Koodattua aukkokuvausta on käytetty pääasiassa tähtitieteessä tai radiografiassa kuvanlaadun parantamiseksi. Yhden kuvan reiän sijaan käytetään neulanreikäkuviota ja dekonvoluutio suoritetaan kuvan rekonstruoimiseksi . [9] Valotuskoodatussa kuvassa suljin päällä/pois -tila on koodattu liikkeen epäterävyyden ytimen muuttamiseksi . [10] Siten liikkeen epäterävyydestä tulee vakiintunut ongelma . Vastaavasti objektiivipohjaisessa koodatussa aukossa aukkoa voidaan muuttaa lisäämällä laajakaistamaski. [11] Näin ollen epätarkkuudesta tulee vakiintunut ongelma . Koodattu aukko voi myös parantaa valokentän hankinnan laatua käyttämällä Hadamard-muunnosoptiikkaa.
Koodattuja aukkokuvioita voidaan myös suunnitella käyttämällä värisuodattimia eri koodien soveltamiseksi eri aallonpituuksilla. [12] [13] Tämä sallii enemmän valoa osua kameran tunnistimeen kuin binäärimaskit.
Se on ei-optisesti koodattujen kuvien käsittelyä uusien kuvien luomiseksi.
Nämä ovat ilmaisimia, jotka yhdistävät tunnistuksen ja käsittelyn, tyypillisesti laitteistossa, kuten binäärikuvasensorissa .
Vaikka tietokonevalokuvaus on nykyään tunnistettavissa oleva ilmaus tietokonegrafiikassa, monet sen tekniikat ilmestyivät ensin tietokonenäkökirjallisuuksiin joko muilla nimillä tai papereissa, joiden tarkoituksena on analysoida tutkittavien kohteiden muotoa 3D:ssä.
Laskennallisessa valokuvauksessa käytetään yleensä kuvan ottamista samasta kohteesta (mahdollisesti eri parametreillä) ja yhdistetään ne sitten eri algoritmien perusteella yhdeksi tulokseksi. Tämä oli inspiraationa puettavien tietokoneiden kehittämiseen 1970-luvulla ja 1980-luvun alussa. Laskennallinen valokuvaus on saanut inspiraationsa Charles Wyckoffin työstä , ja siksi laskennallisen valokuvausdatan sarjoja (esim. eri tavalla valotettuja kuvia samasta kohteesta, jotka on otettu yhden yhdistelmäkuvan luomiseksi) kutsutaan joskus Wyckoff-sarjoiksi.
Mann ja Candoccia tekivät varhaisen työn tällä alalla (kuvan projisoinnin ja valotuksen yhteinen arviointi).
Charles Wyckoff omisti suurimman osan elämästään luodakseen erityisiä 3-kerroksisia valokuvafilmejä, jotka tallensivat eri valotuksia samasta kohteesta. Wyckoff-elokuva ydinräjähdyksestä ilmestyi Life -lehden kannessa ja osoitti dynaamisen alueen tummista ulkoalueista sisäytimeen.