Optics and Photonics為SPIE年度大型盛會之一，該研討會共分四大領域，其領域別與今年發表之論文數分別為NanoScience + Engineering(735篇)、Solar Energy + Technology (200篇)、Photonic Device + Applications(400篇)與Optical Engineering + Applications (1800篇)，因此共收錄有3135篇論文，實屬一超大型研討會。此研討會的結構複雜但分支明確，上述的每個領域皆向下分支成數個Programs，而一個Program即可能包含四至八個Conferences，每一個Conference都有特定的技術主題，各自進行為期二至四天的議程研討。
筆者此次參與者為Optical Engineering + Applications中的Image and Signal Processing Program，其中尤以數位光學技術、3D影像擷取與處理技術為主要標的，此外亦於該Program下的Applications of Digital Image Processing Conference發表論文，論文內容為工研院近年所發展的數位光學取像系統技術。以下章節將針對會議中所發表之相關論文進行介紹，文末則以國際研發趨勢作為總結。
圖六、實驗結果(a)傳統鏡組影像、(b)編碼鏡組影像、(c)編碼鏡組之還原影像、(d)雜訊抑制結果
三、3D影像處理技術
針對3D影像技術，Image and Signal Processing Program中包含深度擷取技術、3D影音處理與壓縮、手勢/運動偵測與人機互動之論文，涵蓋範圍十分廣泛。為求聚焦，本文僅針對Time-of-flight(TOF) Camera技術與3D Microscopy之影像處理技術進行探討。
TOF Camera近年又被稱為3D Camera，屬於一種Depth-sensing技術，此種Camera利用主動式照明對待測場景發射一參考光束，藉由計算回光的時間差或相位差來換算場景中物體的距離，並產生一深度地圖資訊(Depth Map)。一般來說，會有另一組傳統的Camera拍攝該場景，以同時獲得二維影像與第三維的深度資訊。此種技術之國際領先廠商有美國的3DV、Canesta與瑞士的MESA公司，現有的產品測量範圍可達數公尺、精度小於2cm，並有高Frame Rate (30-60 fps)，因此近年被廣泛用於人機互動、遊戲、機器視覺、監控技術等。研討會中，與TOF Camera相關的論文共有四篇，在此列述其中三篇。
1. Real-time phase-stamp range finder with improved accuracy
此篇論文是由日本大阪電通大學的Akira教授所發表，他們的技術屬於TOF Camera，利用Phase Stamp法來改善測距的精度。其系統架構如圖七所示，一Scanning Mirror用來變換參考光發射角θ，而Sensor接收到的回光脈波則與三相絃波信號進行比對(Sensor內建電路)，藉此計算此反射光源與參考光源的相位差，並計算物體的深度。其信號比對是採用三相弦波與Correlation計算，這樣的方法可作更精細的深度判斷。
2. Statistical analysis of measurement processes for time-of-flight cameras
此篇論文是由澳洲國立大學的博士生所發表，其論文主要目的在改善TOF Camera的Noisy Depth Map問題。論文中所使用的深度偵測方法是Phase Shift Signal Measurement法，為分析雜訊所造成的誤差(如圖九)，他利用Poisson Noise Model來建模，利用此一雜訊模型進一步推導出-----《本文節錄自「材料最前線」專欄，更多資料請下方檔案》
作者：陳柏璋 / 工研院電光所專案副理
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