光场相机知识总结

1 光场成像

要了解光场相机，首先了解光场是什么。光场（Light field)用以描述光在三维空问中的辐射传输特性，概念跟电场磁场大同小异，用以描述光的一些特性，其包含了光线强度、方向和位置等信息。在1991 年，E.Adelson和J. Bergen通过分析人的眼睛感知外部光线机制，首次提出使用七维函数的全光函数来表征空间分布的几何光线。光场成像与传统成像方式的存在巨大的差异，传统成像不需要进行后期的处理就能保存好所见的图像。而光场成像是一种计算成像的技术,其采集的光场需经过复杂的数字处理算法才能得到清晰的图像。

1.1 光场成像原理

与传统成像方式的“所得即所见”不同，光场成像作为一种计算成像技术,.其“所得”(光场）需经过相应的数字处理算法才能得到“所见”(图像)。因此，光场成像的过程包括光场的采集以及相应的光场数据处理。

光场（Light field)用以描述光在三维空问中的辐射传输特性，跟电场磁场的概念差不多，用以描述光的一些特性，其包含了光线强度、位置、方向等信息。
1991 年，E.Adelson和J. Bergen根据人眼对外部光线的视觉感知，提出用七维函数来表征空问分布的几何光线，称之为全光函数(Plenoptic function)。

全光函数P(x,y,z,θ, φ,λ,t)所包含的七个变量分别表示:, x,y,z——光线中任一点的三维坐标，θ,φ——光线的传输方向,λ——光线的波长，t——时间。

1.2 光场采集

光场成像的过程包括两个步骤——光场采集和对应的光场数据算法的处理。现有的光场采集方法主要分为三大类型：多传感器采集、时序采集和单相机光场采集。多传感器采集方法需要用到分布在平面或球面上的图像传感器阵列,以同时捕获来自不同视点的光场样本，每个相机分别位于不同视角的方向，对应光场的一个方向采样。时序采集方法使用单图像传感器并通过多次曝光来捕获光场的多个样本，典型的方法是使用安装在机械台架上的传感器来测量不同位置的光场。多相机阵列的规模和尺寸决定了其只限于特定场合的使用，而如何实现单个相机内的光场获取则更具有现实的应用意义。上市的光场相机典型的有raytrix公司和lytro公司生产的。

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