Light emitted from a source into a scene can undergo complex interactions with scene surfaces of different material types before being reflected. During this transport, every surface reflection is encoded in the properties of the photons that reach the detector, including time, direction, intensity, wavelength and polarization. Conventional imaging systems capture intensity by integrating over all other dimensions of the light, hiding this rich scene information. Existing methods are capable of untangling these measurements into their spatial and temporal dimensions, fueling geometric scene understanding tasks. However, examining material properties jointly with geometric properties is an open challenge that could enable unprecedented capabilities beyond geometric scene understanding, allowing for material-dependent scene understanding and imaging through complex transport. In this work, we close this gap, and propose a computational light transport imaging method that captures the spatially- and temporally-resolved complete polarimetric response of a scene. Our method hinges on a 7D tensor theory of light transport. We discover low-rank structure in the polarimetric tensor dimension and propose a data-driven rotating ellipsometry method that learns to exploit redundancy of polarimetric structure. We instantiate our theory with two prototypes: spatio-polarimetric imaging and coaxial temporal-polarimetric imaging. This allows us, for the first time, to decompose scene light transport into temporal, spatial, and complete polarimetric dimensions that unveil scene properties hidden to conventional methods. We validate the applicability of our method on diverse tasks, including shape reconstruction with subsurface scattering, seeing through scattering media, untangling multi-bounce light transport, breaking metamerism, and decomposition of crystals.


翻译:从源中射入场景的光可以从源头射入场景,在反映之前,可以与不同材料种类的场景表面进行复杂的互动。在运输过程中,每个表面反射都编码在到达探测器的光子的特性中,包括时间、方向、强度、波长和极化。常规成像系统通过光的所有其他维度收集强度,隐藏这种丰富的场景信息。现有方法能够将这些测量结果解开到其空间和时间层面,为几何场景理解任务提供燃料。然而,与几何特性一起检查物质特性是一个公开的挑战,它可能使得具有前所未有的能力,超过几何地表面的理解,使得能够通过复杂的运输来了解材料依赖场景的可应用性和成像性。在这项工作中,我们缩小了这一差距,提出了一种计算性光速的光速成像方法,我们从一个空间和时间的直径直径直径直至一个直径直径直径的直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直径直走走,我们方直走走,我们方直走,我们方直直直直直直直直直直直走在进行着,从两极直直直的直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直向直走走走下,从两向直向直直直直走,从两向向直走走走走走走下直直直直直直直走,从两向直走走走走走走走到直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直走,直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直直走下,直直直直直直直直直直直直直走下,直直直直直直直直直直直直直直直直直直走直直直直直直直走,直直走直直走直走直走,

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