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光场成像从理论到现实
点击次数:1130 发布时间:2015-08-06
   随着光场成像的理论不断成熟,与实际结合,光场成像正逐步渗透到航空拍摄、动画渲染、安全监视、科学仪器、摄影传媒、立体显示等各个领域,并朝着集成化、实用化、多元化的方向迈进。本文就带大家了解下,光场成像理论的发展和应用。

  光场成像的雏形可以追溯到1903年Ives发明的双目视差显示系统中运用的针孔成像技术,通过在主透镜的像面处放置针孔面阵列,从而使原像面处的光辐射按角度进行重分布后记录在光探测器上,避免了角度信息的丢失。

  1908年,Lippman发明集成照相术(integralphotography,IP),后来被广泛运用于三维全息成像。通过用微透镜阵列代替针孔面阵列,在底片上接收到有微小差别的一系列基元图像,消除了Ives装置中的弥散斑。

  Gershun在1936年提出光场的概念,将其定义为光辐射在空间各个位置向各个方向的传播。他认为,到达空间不同点处的光辐射量连续变化,能够通过几何分析进而积分的方法来计算像面上每点的光辐射量。但是,由于计算量庞大,能够进行高次运算的计算机尚未出现,所以当时未能对其理论进行验证。

  1948年,Gabor利用2束相干光干涉记录下物体衍射未聚焦的波前,获得*张全息图。如果把这张全息图看作是包含方向和位置信息的光辐射函数,那么这其实也是一张特殊的光场图像,而非传统只记录强度信息的二维图像。

  20世纪六七十年代,Okoshi、Dudnikov、Dudley、Montebello等学者对IP技术进行了不断的改进,微透镜阵列在成像方面的作用也得以凸显。

  随着计算机技术的不断发展和微透镜制作精度的提高,Adelson于1992年将光场理论成功运用到计算机视觉,并提出全光场理论(plenoptictheory)。

  光场成像理论的进一步完善归功于1996年Levoy的光场渲染理论,他将光场进行参数化表示,并提出计算成像公式。在此基础上,2005年,Ng发明了*台手持式光场相机,其原理简单,使用方便。2006年,Levoy将LFR理论运用于显微成像,并研制出光场显微镜,能够一次曝光得到多个视角多组焦平面图像,从而得到大景深的显微图片,并可进行三维重建。

  了解了光场成像理论的发展,再来了解下其实际应用。

  能够对一次曝光后获得的照片进行数字重聚焦是光场成像技术很重要的一个应用。据此原理可将失焦的图像进行反演,进而重建出焦距准确的目标图像,因而可以减少自动调焦机构的设计难度。还可以进行非合作目标测距,具有非接触、操作简单、多目标同时测量,以及目标形状可以很复杂等优点,在航天光电测量领域具有重要应用价值。

  光场成像理论比较广泛的应用是光场成像相机,北京凌云光的R系列光场相机是一套基于微透镜阵列方式的光场数据采集组件,它包含光场成像模块、采集处理模块,软件插件模块,可以实现远近多种距离的光场数据实时采集与处理,满足多种光场技术研究需求。

  如果您想了解更多关于光场成像的信息,北京凌云光技术有限责任公司。

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