光場相機知識整理

2021-10-10 10:24:33 字數 1609 閱讀 3309

什麼是光場相機?

光場相機是在普通相機鏡頭的焦距處加上光學透鏡用以記錄不同方向的光線,然後可以完成重新聚焦。

原理圖如下:

1.光場

跟電場磁場的概念差不多,用以描述光的一些特性,其包含了光線強度、位置、方向等資訊。

2.全光函式

全光函式用以表述光線在空間的分布,即任意乙個方向光線的強度,為七維函式,空間位置(x,y,z),方向(θ, φ),波長(λ)和時間(t)。在相機中光線的波長和時間以rgb通道和幀數表示,所以可認為是五維。

3.雙平面模型

從上文我們已經知道要獲得光的資訊,現在我們缺少的資訊是光的位置和光的方向,於是有了如下雙平面模型的提出:

可以看到只要記錄了光線經過兩平面的座標就能推出其方向資訊,在光場相機中可以以像面、鏡頭瞳面與主透鏡平面可以兩兩組合,得到光線的位置資訊和方向資訊。

4.空間解析度,角度解析度

在光場相機中,近似把主透鏡看作是無窮遠處的場景,各個微透鏡後面所覆蓋的感測器上的畫素相當於對主透鏡對應光線的取樣。如下圖所示,b點只有在最大視差範圍內的光線才能進入相機,可以看到在fop(最大視差)內的光線經過微透鏡取樣後分成了44的光線,因此角度解析度可以認為是發光點能進入主透鏡的光線被離散化的程度。視點影象解析度表徵的是被採集場景表面離散化程度,成像感測器解析度除以角度解析度即為視點影象解析度。

5.光場4d視覺化

4d光場資料可以表示為(vx, vy, rx, ry),其中(vx, vy)表徵了角度解析度,表示有vxvy個視點(view)影象;(rx, ry)表徵視點影象解析度,表示單個視點影象的解析度為rx*ry。視點影象解析度越高,包含的細節越多。角度解析度越高,單位角度內視點數量越多,視差過度就越平滑。角度解析度越低,視點就越稀疏,**光場時視點跳躍感越明顯。

光場中任意兩個視點間都存在視差,將光場(vx, vy, rx, ry)中的部分視點影象放大,如圖11中下側所示;同一行所有視點影象之間只有水平視差,沒有垂直視差;同一列所有視點影象之間只有垂直視差,沒有水平視差。

由於光場資訊提供了很多檢視,可以在很多方面得以應用,例如重聚焦,深度估計等這些需要更多光的維度資訊的應用方面,但為了獲取來自不同視角的光線,勢必要犧牲影象的解析度來提公升角度解析度(獲取不同角度光線的能力)。

最近在看光場相機的知識就整理了了一下,以下是參考的一些博文,大家有興趣的話可以看看哦~

mars說光場(1)— 為何巨頭紛紛布局光場技術

光場成像的歷史與發展

光場相機是如何實現的?

光場相機原理

簡單的說,光場就是光線,它包含光線本身的強度 位置和方向等資訊。一般採用兩個相互平行的平面來表徵光場,如圖所示 若一條光線通過兩個平面uv和st所產生的交點座標分別為 u,v 和 s,t 此時就可以通過光場函式l u,v,s,t 來表示這條光線的分布。l代表光線的強度,而 u,v 和 s,t 共同確...

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