Panoramic Annular Lens (PAL), composed of few lenses, has great potential in panoramic surrounding sensing tasks for mobile and wearable devices because of its tiny size and large Field of View (FoV). However, the image quality of tiny-volume PAL confines to optical limit due to the lack of lenses for aberration correction. In this paper, we propose an Annular Computational Imaging (ACI) framework to break the optical limit of light-weight PAL design. To facilitate learning-based image restoration, we introduce a wave-based simulation pipeline for panoramic imaging and tackle the synthetic-to-real gap through multiple data distributions. The proposed pipeline can be easily adapted to any PAL with design parameters and is suitable for loose-tolerance designs. Furthermore, we design the Physics Informed Image Restoration Network (PI2RNet), considering the physical priors of panoramic imaging and physics-informed learning. At the dataset level, we create the DIVPano dataset and the extensive experiments on it illustrate that our proposed network sets the new state of the art in the panoramic image restoration under spatially-variant degradation. In addition, the evaluation of the proposed ACI on a simple PAL with only 3 spherical lenses reveals the delicate balance between high-quality panoramic imaging and compact design. To the best of our knowledge, we are the first to explore Computational Imaging (CI) in PAL. Code and datasets will be made publicly available at https://github.com/zju-jiangqi/ACI-PI2RNet.


翻译:由几颗透镜组成的全无光镜头(PAL)在移动和可磨损设备(PAL)的全景感测任务方面潜力巨大,因为其体积狭小,视野大。然而,微量PAL的图像质量由于缺少偏差校正镜而仅限于光学限制。在本文件中,我们提议一个Anual Computal成像(ACI)框架,以打破轻量PAL设计光学限制。为了促进基于学习的图像恢复,我们推出一个基于波的全景成像模拟管道,并通过多种数据分布处理合成到现实的差距。拟议的管道很容易适应任何PAL的设置参数,适合松散的容忍设计。此外,我们设计了物理智能图像恢复网络(PI2RNet),考虑到全色成像和物理知情学习的物理前程。在数据集层面,我们创建DIVPano数据集和广泛实验显示,我们提议的网络在全色光谱图像中设置新的状态,在空间-光谱-光谱结构中进行高质量的图像恢复。

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