计算摄像学之光场的空域重聚焦

光场相机与传统相机

我们知道传统相机在拍摄时需要对焦，如果不对焦就会失焦，但在拍摄动态目标时，传统相机就难以在短时间内对焦到目标上。

光场相机在拍摄时，相机捕捉大量光线资料并选定焦点，这样在拍摄结束后我们可以根据需要弹性选择结果。

原理

一般相机用主镜头捕捉光线，聚焦在镜头后的胶片或感光器上，光场相机通过在主镜头焦距处加微透镜阵列实现记录光线，再通过光场成像定理变焦。

光线通过主镜头后，打到微透镜阵列上再次成像，在微透镜阵列之后的像素尽管只记录了光线的强度信息，但却因为像素相对于微透镜位置而记录了光线的方向信息，例如微透镜阵列是1010，像素阵列是5050，那么每个微透镜分到5*5个像素点，这二十五个像素分别记录了通过主透镜的二十五个不同位置并到达此微透镜的25根光线的强度信息，这样用微透镜阵列和光电传感器就相当于记录了通过主透镜的所有光线，后期对光线重新分组即可完成不同的重聚焦。

光线在空间中的自由传播可以用两个平面（4个坐标）来表示，成像过程对四维光场进行二维积分，从而得到二维图像。光场相机相当于直接记录了四维光场，不同焦深只是不同情况下的二维积分。

缺点

通过原理我们也可以看出光场相机相较于传统相机，最大的缺点就是分辨率不足，同样的像素点数，传统相机全部用来记录二维点数，而光场相机记录四维图像再做积分生成二维图像，这个过程存在信息丢失，结果就是分辨率不足。光场相机直接观测数据是一个个圆形区域，因为每个微透镜都对主透镜成像，光场相机最终产生图像是对