Raytrix公司光场相机
光场相机
特点
• 一、先拍照，再对焦
• 数码相机，只捕捉一个光面对焦成像，中心清晰， 焦外模糊；光场相机则是记录下所有方向光束的 数据，后期在电脑中根据需要选择对焦点，照片 的最后成像效果要在电脑上处理完成。
• 二、体积小，速度快
• 由于采用与数码数码不同的成像技术，光 场相机没有数码相机上复杂的聚焦系统， 整体体积较小，操作也比较简单；同时由 于不用选择对焦，拍摄的速度也更快。
光场相机
•
光场相机又名Lytro相机，是美国Lytro公司于 2012年推出的。美国《时代》杂志评选的2012十 大科技产品中，Lytro光场相机位列第五。Lytro光 场相机是一款“非主流”的相机，可以捕捉到镜 头前整个场景的所有光线，所得照片可以在专用 的软件上自由改变焦点，使用户可以获得全新的 拍摄及后期处理的体验。
• 这部特制相机置于主镜头及感光器之间， 有一个布满9万个微型镜片的显微镜阵列， 每个小镜阵列接收由主镜颈而来的光线后 ，传送到感光器前，析出聚焦光线及将光 线资料转换，以数码方式记下。相机内置 软件操作“已扩大光场”，追踪每条光线 在不同距离的影像上的落点，经数码重新 对焦后，便能拍出完美照片。
应用领域
• 由于光场相机的捕捉面广，能恢复出任意 视角、景深的影像信息，因此其应用领域 较广泛，主要可用于： • 合成光场描绘、合成孔径成像、多视点立 体显示、安防监控等，在将来还会将其与 手机功能融合，真正实现人手一部。
• 而且，“光场相机”一反传统，减低镜头 孔径大小及景深，以小镜阵列控制额外光 线，展露每个影像的景深，再将微小的次 影像投射到感光器上，所有聚焦影像周围 的朦胧光圈变为“清晰”，保持旧有相机 的大孔径所带来的增加光度、减少拍照时 间及起粒的情况，不用牺牲景深及及影像 清晰度。
光场相机原理
光场相机原理
光场相机原理是一种新兴的摄影技术，其主要原理是利用多个微透镜阵列捕捉光线进入相机的方向和强度信息。
与传统相机不同，光场相机通过在图像传感器上放置微透镜阵列来记录光线的路径和方向信息，从而实现对光场的高精度记录。
在光场相机中，每个微透镜都可以看作一个微型相机，它能够接收到特定方向上的光线并将其聚焦到相应的像素上。
通过记录每个微透镜上进入相机的光线方向和强度信息，光场相机可以得到一组包含了光线传播的完整信息的图像数组，也被称为光场数据。
在获得了光场数据后，利用光场相机的软件算法可以进行后续的图像处理。
其中最常见的应用是改变焦点和景深。
传统相机在拍摄时需要通过调整镜头的焦距来改变焦点位置，而光场相机则可以通过解析光场数据在后期进行对焦，从而实现在不同距离上的物体都能保持清晰的成像效果。
此外，光场相机还可以通过对光场数据进行相应运算，实现改变景深的效果，使得被拍摄物体的前景和背景都能保持清晰，并且可以在后期进行灵活的调整。
除了改变焦点和景深，光场相机还有其他一些应用领域。
例如，通过对光场数据进行解析和处理，可以实现三维立体图像的生成，从而为虚拟现实、增强现实和全息投影等领域提供更丰富的图像数据。
此外，光场相机还可以利用光线传播信息来进行深度感知，实现跟踪和识别目标物体的功能，在机器视觉和自动驾驶等领域有着广泛的应用前景。
总之，光场相机通过多个微透镜阵列记录光线的方向和强度信息，实现了对光场的高精度捕捉。
借助光场数据的处理和算法，光场相机可以实现改变焦点、景深以及其他一些特殊效果的功能。
随着技术的不断发展和创新，相信光场相机在未来将为摄影领域带来更加出色的成像效果和更广泛的应用空间。
(PPT)光场相机
Pixel P1
Pixel P2
X
Sensor plane: (X,Y) Pixel P1 Pixel P2
Kayvon Fatahalian, Graphics and Imaging Architectures (CMU 15-869, Fall 2011)
Decrease aperture size
Captured light eld
16 MP sensor 296 x 296 micolens array 12 x 12 pixels per microlens
Image: Ng et al. 2006
Kayvon Fatahalian, Graphics and Imaging Architectures (CMU 15-869, Fall 2011)
World plane of focus
Ray space plot
U
Pixel 1
Lens aperture: (U,V)
X
Microlens array Sensor plane: (X,Y)
Pixel 1 Kayvon Fatahalian, Graphics and Imaging Architectures (CMU 15-869, Fall 2011)
Wilburn et al. 2005
Host PC with disk array
Kayvon Fatahalian, Graphics and Imaging Architectures (CMU 15-869, Fall 2011)
Captured light eld
Kayvon Fatahalian, Graphics and Imaging Architectures (CMU 15-869, Fall 2011)
四焦距聚焦型光场计算成像系统的设计
收 稿 日 期 ：2018-09-10 ； 修 订 日 期 ：2018-10-20 基 金 项 目 ：装 备 预 研 项 目(30504050309) 作 者 简 介 ：王 佳 华(1992-),男 ，硕 士 生 ，主 要 从 事 光 场 成 像 及 光 束 控 制 方 面 的 研 究 。 Email:16694660@ 导 师 简 介 ：杜 少 军(1972-),男 ，研 究 员 ，博 士 ，主 要 从 事 高 能 激 光 传 输 及 光 束 控 制 方 面 的 研 究 。 Email:d_sj@
(College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)
Abstract: The light field camera is a new camera structure that put a microlens array in front of image sensor. It can not only record the intensity and color of light at different positions, but also record the direction information of light in different positions, so that the depth map and high -order phase map of the target scene can be calculated. This technology is limited by the depth of field and resolution, and the resolution is reduced when a large depth of field is achieved. Its structural characteristics were analyzed and the relationship between the depth of field and the resolution was derived, and the change curves were ploted for selected design parameters. Based on this, a design method of a novel light field camera based on a microlens array with four types of focal lengths was proposed, which can obtain large depth of field and control the decline degree of resolution in an acceptable range. The simulation results show that compared with the three types of focal length microlens arrays, the depth of field of the four types of focal length microlens arrays designed can be increased three times, and the resolution can reach 18.9% of the ordinary cameras. Key words: light field camera; depth of field; effective resolution ratio; multi-focus;
光场相机用途
光场相机用途探讨一、引言光场相机是一种新型的数字化设备，它通过捕捉光线的方向和强度信息，记录了光线从空间中某一点发出后，经过光学系统聚焦到图像传感器上的整个过程。
这种相机的出现，为我们的生活带来了许多新的可能性。
本文将详细介绍光场相机的各种用途。
二、光场相机的基本概念光场相机的核心概念是“光场”，即光线在空间中的分布情况。
与传统的相机不同，光场相机不仅记录了光线的强度，还记录了光线的方向。
这使得光场相机能够提供更为丰富的视觉信息，为我们带来更为真实的视觉体验。
三、光场相机的主要用途1. 3D成像：光场相机可以捕获物体的光场信息，从而生成高质量的3D图像。
这种3D图像不仅可以从任何角度观看，而且具有良好的深度感和真实感。
2. 增强现实（AR）和虚拟现实（VR）：光场相机可以提供更为真实的环境感知，使得AR和VR技术的应用更加广泛。
例如，通过光场相机，用户可以在虚拟环境中与真实的物体进行交互。
3. 光照调整：光场相机可以捕获光线的方向和强度信息，从而对光照进行精确的调整。
这对于电影制作、摄影和其他需要精确控制光照的领域来说，具有重要的价值。
4. 无人驾驶：光场相机可以提供更为准确的环境感知，使得无人驾驶汽车能够在复杂的道路环境中安全行驶。
5. 医疗影像：光场相机可以提供更为详细的影像信息，使得医生能够更准确地诊断疾病。
四、光场相机的挑战和未来发展尽管光场相机具有许多优点，但它也面临着一些挑战，如高成本、大体积和低分辨率等。
然而，随着技术的发展，这些问题有望得到解决。
未来，光场相机有望在更多的领域得到应用，为我们的生活带来更多的便利。
五、总结光场相机是一种具有广泛应用前景的新型设备。
它不仅可以提供更为真实的视觉体验，还可以在3D成像、AR/VR、光照调整、无人驾驶和医疗影像等领域发挥重要作用。
尽管目前它还面临着一些挑战，但随着技术的发展，我们有理由相信，光场相机的未来将会更加光明。
光场相机在湍流下的清晰成像和点云计算
第49卷第11期Vol.49No.ll红外与激光工程Infrared and Laser Engineering2020年11月Nov. 2020光场相机在湍流下的清晰成像和点云计算张烜喆u’3,王彦3,王佳华3,侯再红杜少军3(1.中国科学院合肥物质科学研究院，安徽合肥230031;2.中国科学技术大学科学岛分院，安徽合肥230026;3.国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南长沙410073)摘要：无变形镜条件下抵抗大气湍流影响获取几百米至几十公里外目标的清晰成像和点云数据具有重要意义。
光场相机是清晰成像和点云计算领域的有力工具，但是它在湍流条件下无法正常工作。
同时光场相机支术的主要研究方向集中在如何提高点云的精度和密度，暂无人将其应用于湍流清晰成 像。
基于相空间光学原理改进了光场相机的信息提取算法，在湍流条件下完成了清晰成像和点云计算。
这种算法使用四维密度函数来描述复眼结构，对原始数据的使用更加充分，能够提取物点完整的低阶相位信息，因而，可以抵抗湍流对局部子孔径的影响，稳健地获取目标点云，解算深度图并得到全聚焦清晰成像。
根据这一原理设计了光场相机系统，探测室内湍流池后方的目标以及室外湍流下500m处目标，均获得了 4 k以上个物点的准确低阶相位分布，给出了目标的三维点云图和清晰成像。
结果表明，该方法无需变形镜系统，也不需要先验信息，是一种稳定工作的解析算法。
关键词：去瑞流清晰成像；三维点云；光场相机；相空间光学中图分类号：0439 文献标志码：A DOI：10.3788/IRLA20200053Image clarification and point cloud calculation underturbulence by light field cameraZhang Xuanzhe1，2'3, Wang Yan3, Wang Jiahua3, Hou Zaihong1’2, Du Shaojun3(1.Hefei I n s t i t u t e s of Physical Science, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China;2.Science Island Branch, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China;3.College of Advanced I nterdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)Abstract:It is of great significance to obtain clear imaging and point cloud data of targets from hundreds to dozens of kilometers away under atmospheric turbulence without deformable mirror.Light field cameras are powerful tools in the field of image clarification and point cloud calculation,but they don't work well in turbulent conditions.Meanwhile,the main research direction of light field camera technology focuses on how to improvethe precision and density of point cloud,and no one applies it to turbulence image clarification temporarily.Thisjob was finished by improving information extraction algorithm of light field camera based on phase space optics. This algorithm was more fully to use RAW data,because of adopting four dimensional density functions to describe the structure of compound eye,and therefore,it could resist the influence of turbulence on local sub-aperture images,acquire target point cloud steady,calculate the depth map and clarify turbulence-degraded image. Light field camera based on such method acquired more than 4 k accurate wavefront distribution,when it was used for detecting indoor target behind the turbulence pool and outdoor target500 m far from the camera,and3D收稿日期:2020-02-16;修订日期:2020-03-20作者简介:张烜喆（1981-)，男，助理研究员，博士生，主要从事光场相机和相空间光学方面的研究。
光场相机的技术原理
光场相机的技术原理Light field camera, also known as plenoptic camera, is a revolutionary imaging technology that captures both the intensity and direction of light rays. It differs from traditional cameras in that it can refocus images after they have been taken, giving users the ability to change the point of focus and depth of field in post-processing. This technology has the potential to revolutionize photography and computer vision, and has been implemented in consumer cameras as well as research and industrial applications.光场相机，也被称为光场相机，是一种革命性的成像技术，可以捕捉光线的强度和方向。
它不同于传统相机，可以在拍摄后重新聚焦图像，使用户能够在后期处理中改变焦点和景深。
这项技术有潜力改变摄影和计算机视觉，已经在消费相机以及研究和工业应用中得到实现。
The fundamental principle behind the light field camera lies in the concept of the light field, which describes the amount of light flowing in every direction through every point in space. By capturing not only the intensity of light, but also its direction, the camera is able to record a more comprehensive set of data about the scenebeing photographed. This allows for a wider range of creative possibilities and post-processing capabilities than traditional cameras are able to achieve.光场相机背后的基本原理在于光场的概念，它描述了光在空间中每个点处的每个方向中流动的量。
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2. Connect cables as shown in the section “Connecting the
Camera”.
Mounting surface
3. Feed the cable through
Camera base
the mounting surface
or cable notch and
Installation Tips
• Point the camera where there is the least amount of obstructions (i.e., tree branches).
• Install the camera where vandals cannot easily reach. • Secure cabling so that it is not exposed or easily cut. • This camera is rated for outdoor use. Installation in a sheltered
Package Contents
• 4K Ultra HD IR Bullet IP Camera • Mounting Kit* • Mounting Template* • Ethernet Extension Cable*
* Per camera in multi-camera packs.
ATTENTION: It is recommended to connect the camera to the NVR or an external PoE switch. If using a DC power adapter (not included) with the camera, a REGULATED power supply is REQUIRED for use with this camera. Use of a non-regulated, non-conforming power supply can damage this product and voids the warranty.
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Raytrix公司光场相机-R系列
概述：
Raytrix GmbH公司创建于2008年，其光场相机技术处于世界领先地位，是全球唯一的工业级光场相机。
现凌云与Raytrix达成了战略合作关系，成为Raytrix全线产品的代理商，并可进行从五百万到七千万像素的产品定制。
光场相机在结构原理和成像结果与普通相机有很大的不同，一次拍摄即可捕获视场范围内所有光矢量信息(如灰度、颜色、空间位置、尺寸等)。
通过后期的重聚焦可获得不同景深的图像信息，以及景物的深度信息。
而这项技术的关键在于Raytrix在主镜头与图像传感器间加了独特的微透镜阵列，如下图所示，光场相机则是物体透过主镜头后由微透镜重新聚焦成像，从而不同位置的微透镜可采集到像素点完整的图像信息和位置信息。
技术原理：
光线在自由空间中的传播是可以用两个平面、四个坐标(四维量，学术上称为光场)来唯一表示的，而成像过程是对这个四维光场进行了一个二维积分，从而得到了二维图像。
光场相机可采集空间中任意点发出的任意方向的光，相当于直接记录了四维光场，不同焦深的图像再做不同情况下的二维积分，得到不同物距的图像信息。
Raytrix的核心技术优势在于：1、利用在相机的主镜头和传感器之间加入三种不同焦距的微透镜组成的阵列获取光场信息，从而很大程度上扩大了景深;
2、通过专业的软件算法对获取的图像信息进行重聚焦，从而得到高分辨率的四维光场信息。
一次取景即可获得3D影像和3D景深信息，从而实现:a.具有立体视差的多视角影像;b.软件自由对焦;c.全幅对焦;d.立体深度信息。
3、专业的相机矫正与图像重建技术：Raytrix光场相机在成像过程中不仅从硬件上对光路进行了矫正，还从软件上对图像的畸变进行了矫正，它通过对标定板的两次拍摄(如图1)建立起物体的图像坐标系与物理坐标系中像素点的坐标对应关系，从而还原了物体的真实数据信息，如下图所示，矫正前图像的深度以及弧度都是有畸变的，经过矫正后能还原物体的真实信息，再经过对图像的拼接后可获得物体完整3D图像结构。
与立体拍摄系统的比较：
多目立体拍摄系统在取景过程中或多或少会存在一定的死角，如图1，而Raytrix光场相机的微透镜阵列能多角度采集物体信息，极大化避免死角限制，如图2，并能测量深度信息。
(由于光场相机的技术优势，可替代3D 激光扫描相机)。