Light Field camera 光场相机原理演示幻灯片
光场ppt课件
光场技术的发展历程
总结词
光场技术的发展经历了多个阶段，目前正处于快速发展和应用阶段。
详细描述
光场技术的发展始于20世纪90年代，当时的技术还处于萌芽阶段。随着技术的不断发展和进步，光场技术逐渐成 熟并开始应用于实际场景。目前，光场技术已经取得了很大的进展，并开始在多个领域得到广泛应用。未来，随 着技术的进一步发展和成本的降低，光场技术的应用前景将更加广阔。
光场ppt课件
目
CONTENCT
录
• 光场技术概述 • 光场技术的原理 • 光场技术的优势与挑战 • 光场技术的应用案例 • 光场技术的未来展望
01
光场技术概述
光场技术的定义
总结词
光场技术是一种捕捉并呈现3D场景的技术，通过记录光线在空间 中的分布信息，使用户可以从不同角度观看场景。
详细描述
光场技术是一种新型的显示技术，它通过捕捉光线在空间中的分 布信息，使用户可以从不同角度观看3D场景，而无需佩戴特殊眼 镜或头盔。这种技术可以提供更真实的3D体验，让用户感受到场 景的深度和立体感。
光场在游戏领域的应用
沉浸式游戏体验
光场技术能够为游戏玩家提供沉浸式 的游戏体验，使游戏画面更加逼真、 立体，提高游戏的可玩性和趣味性。
多角度观察
动态环境交互
通过光场技术，游戏开发者可以设计 更加动态、立体的游戏环境，使玩家 与游戏环境之间的交互更加丰富多样 。
光场技术允许游戏玩家从不同角度观 察游戏场景，提供更加自由的游戏视 角和观察方式。
04
光场技术的应用案例
光场在虚拟现实领域的应用
01
02
03
360度全景展示
照相机原理ppt
照相机原理ppt
1. 介绍照相机的原理
- 光学成像原理
- 光线进入镜头
- 通过透镜对光线进行聚焦
- 光线通过光圈控制进入相机的数量
- 曝光原理
- 快门控制相机感光元件的曝光时间
- 曝光时间长短影响图像的明暗程度
- 成像原理
- 相机通过感光元件将光线信息转换为电信号 - 电信号通过图像处理后形成最终的图像
2. 照相机的组成部分
- 镜头系统
- 透镜：对光线进行聚焦
- 光圈：控制光线进入相机的数量
- 快门系统
- 快门：控制相机感光元件的曝光时间
- 快门速度：影响图像的清晰度和运动捕捉能力 - 感光元件
- CMOS 或 CCD 感光芯片
- 将光线信息转换为电信号
- 图像处理器
- 处理电信号并生成最终的图像
- 存储器
- 保存拍摄的图像
- 控制器
- 控制相机的各项参数和功能3. 照相机的使用方法
- 对焦调节
- 光圈和快门速度的调整
- 曝光补偿
- 白平衡设置
- 镜头选择和更换
- 图片存储和传输
4. 照相机的发展历程
- 创始和早期相机
- 可换镜头的单反相机
- 数码相机的出现
- 高级功能和智能化发展
5. 照相机的应用领域
- 摄影师和艺术创作
- 旅游和纪录
- 应用于科学研究和工业检测 - 家庭和社交媒体分享
6. 总结和展望
- 照相机的原理和组成部分
- 照相机的使用方法和应用领域 - 未来照相机的发展趋势。
(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)
摄影曝光及用光ppt讲解
• 摄影曝光基础知识 • 用光技巧与实例分析 • 曝光控制方法与技巧 • 特殊场景曝光与用光策略 • 后期处理中曝光和色彩调整 • 总结与展望
目录
Part
01
摄影曝光基础知识
曝光定义与原理
曝光定义
曝光是指相机在拍摄过程中，通过控制光线进入相机的时间和强度，使感光元件（胶片 或数字传感器）获得适当的光量，从而记录下被摄物体的影像。
作品三
肯定了曝光控制和色彩还原上的准 确性，建议加强主题表达和情感传 递的深度。
未来发展趋势预测
1 2 3
技术创新
随着科技的进步，未来摄影技术将更加注重智能 化、自动化和高效能，例如AI辅助构图、智能曝 光控制等。
艺术与科技的融合
摄影将更加注重与其他艺术形式的跨界融合，如 虚拟现实、增强现实等技术的结合，创造出更加 丰富多样的视觉体验。
测光模式
2
介绍了评价测光、中央重
点平均测光和点测光的原
理及应用场景。
曝光补偿 3 阐述了在复杂光线条件下，
如何运用曝光补偿功能来 调整曝光量。
学员作品点评与改进建议
作品一
点评了构图、光线运用和主题表 现等方面的优点，提出了在曝光 控制和色彩处理上的改进建议。
作品二
分析了创意构思和用光技巧上的亮 点，指出了在画面层次感和细节表 现上的不足。
Part
03
曝光控制方法与技巧
测光模式选择及调整策略
矩阵测光
对画面整体进行测光，适 用于光线均匀的场景。
中央重点测光
以画面中央区域为重点进 行测光，适用于主体位于 画面中央的场景。
点测光
对画面中的特定点进行测 光，适用于光线复杂或需 要精确控制曝光的场景。
Light Field camera 光场相机原理演示幻灯片
背景知识-景深
在对焦时，通过镜头将在焦平面上清晰成像，而对焦点的前景和后景也在 焦平面成像，只要它们成像的弥散圆等于或小于容许弥散圆直径，我们将 认为是清晰的，这样影像就有一个的清晰的区间，这就是景深
(1)、镜头光圈：光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大； (2)、镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大； (3)、拍摄距离：距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。
Key laboratory
Key Lab
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光场记录-原始光场图像
原始图像是由一系列斑点构成，每个 斑点都是微透镜的成像，圆的图像是 因为主镜头是圆的
原始光场成像是一个（x,y） 成像网格，每副图像表明到达 成像面某个微透镜的光线来自 主镜头不同的（u,v）位置
Key laboratory
Key Lab
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Key laboratory
Key Lab
光圈 快门
光圈越大(F值越小),通过的光亮越多，景深越小， 突出主体，要求对焦准确
快门越快，进来的光亮就越少，快门越慢就进 光更多
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Key laboratory
Key Lab
传统成像的缺点
传统相机，获取大的景深，需要减小光圈，那么每 次曝光进入的光子数有限，信噪比降低，出现噪点
பைடு நூலகம்
Key laboratory
Key Lab
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基于光场的显微成像
传统显微镜景深 LMF景深
传统光学显微镜和LFM对比图
解决了传统显微镜：
用一个16×/0.4Na的非浸液物镜计算 传统显微镜景深为3.3μm，而LFM的 景深为161.6μm
1.从正投射角度观察，无法观察一定空间结构的微小物体
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。
光场相机工作原理
光场相机Lytro 的运作原理和运算方法A Light Field Camera“ Lytro ” , the Principle and Algorithms概略Lytro 以在照片拍摄后，照片的对焦点可以自由变换的相机而被知晓 .Lytro 称其为光场相机.成像部分是由图像感应器和微型镜头所构成，并得到入射光束集中的光场•然后从光场再处理成最终的画面，光线集中相当于计算镜头的运作.本文就Lytro 的动作原理和画面生成的运算方法进 行解释.1 .前言数码相机是在摄像像素点上形成鲜亮的光 像，并把此光像忠实的反应成数码影像的装 置。
但是光场相机则是采用与数码相机完全不 同的原理所被认知。
此相机是采用光场（光线 空间）得到多条光线，再将光线集合并经过一 种图像处理得到最终成像的相机。
其代表机能 为利用摄影后的后处理，变更相机焦点距离的 再对焦机能。
初期的光场相机是用多台相机纵横排列成 的相机矩阵的实配.相机矩阵对机能有验证作 用，但是没有实用性•另一方面， Ng 式做了在 成像像素的前面配置微镜头，通过致密的框体 集中光线的光场相机.之后， Ng 为了将此技术 商品化而成立了公司，在2012年开发了 Lytro . 本文是根据Ng 的论文及实际的分析解析为基 础解释Lytro 的运作原理，机能，运算方法图1为Lytro 的影像感应器的扩大照片影像感应器是数 码相机用的CMOS 感应器，内间距为1.4卩m ，影像 感应器上覆盖蜂巢结构的微镜头，微镜头的内间距 为14卩m 。
影像感应器3280*3280像素的面积上覆盖 330*380个微镜头，一个微镜头的直径大约是 10个 像素点的长度。
2. Lytro 的影像感应器 図］测廿一豁e 扭;大写卓豊迪工iz 夕卜口二夕乂 卜十一）微镜头和保护用玻璃一体成型， CMOS 感 应器上面有少量空间，保护玻璃上面平坦，底 面排列微镜头。
保护玻璃和微镜头的厚度约为 430卩m ,另外CMOS 表面设置了拜尔型彩色滤 膜。
单反工作原理及内部结构ppt课件
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旁轴式取景
特点： 1、便宜，轻便 2、由于观看窗口和成像窗口不同，所以有位差
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单镜头反光式取景（同轴取景）
光学取景器里边最常见的就是单反结构，单反使用一 块放置在镜头与胶片间的镜子把来自镜头的图像投射 到对焦屏上
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光学取景器
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电子取景器（Electronic View finder）
把一块微型LCD放在取景器内部，由于有机身和眼罩的遮挡， 外界光线照不到这块微型LCD上，也就不会对其显示造成不 利影响。另一方 面，它通过一组取景目镜来观察LCD，有一 定的放大倍数。电子取景器的功能类似于LCD液晶显示屏， 但它是通过光学取景器显示。它的优点是可以避免因开启 LCD液晶显示屏而过度消耗电量，从而增长拍摄时间和电池 的使用寿命。在室外拍摄时，它还可以避免因LCD显示屏反 光导致的取景误差。
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光学取景器特点
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电子取景器
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电子取景器与LCD取景
1、LCD容易耗电，容易反光，特别在户外看不清楚 2、电子取景耗电低，但由于机身及眼罩遮挡，户外拍摄不 受影响。 3、两者都可以观看到相机的一些设置参数
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图像感光系统
在胶片时代它就是胶片本身，胶片感光然后产生化学变化， 使得底片上留有物体的影像；而数码时代的感光元件则是 cmos或者ccd，总之就是一块用电子技术模拟胶片的可以成 像的。
不光是电脑，单反相机内部也是有主板的，内存、图 像处理器等一系列元器件都焊接在上面
LYTRO相机光场图像深度估计算法及重建的研究
LYTRO相机光场图像深度估计算法及重建的研究孙福盛;韩燮;丁江华;刘涛【摘要】Light-field cameras have now become available in both consumer and industrial applications. It is an important research subject to reconstruct the object by using the light field camera. In the course of practical research, the spatial information of the Lytro camera and the angle information are reused in the same sensor, which leads to the low resolution of the image, and the reconstruction effect is not ideal. In order to solve this problem, this paper presents a method of sub-pixel image depth estimation, performing the sub-pixel shifts based on multi-label of sub-aperture images in the frequency domain, building the matching cost volume reference to center view image. Then the use of the guide filter suppresses noise while keeping the edge of the image well, and matching cost behavior of multi label is optimized, the accurate depth estimation results are obtained. Finally, the surface rendering and texture mapping of the target depth map are processed, and finer results are obtained. The experimental results show that the proposed algorithm can solve the problem of fuzzy reconstruction in the reconstruction of complex objects with good performance.%光场相机目前已广泛应用于消费领域和工业应用领域,利用光场相机对目标物进行深度重建成为了一项重要的研究课题.在实际研究过程中,Lytro相机空间信息与角度信息复用于同一传感器,导致图像分辨率较低,从而使得重建效果不甚理想.为解决这一问题,提出了一种亚像素精度的光场图像深度估计方法,在频率域对子孔径图像进行多标签下的亚像素偏移,以中心视角图像为参照,建立像素匹配代价行为;使用引导滤波抑制噪声的同时保持了图像边缘;对多标签下的匹配代价行为进行优化,得到精确的深度估计结果.对目标深度图进行表面渲染、纹理映射等重建处理,得到较为精细的重建结果.实验结果表明,该算法在对复杂度较高的物体进行重建时,解决了重建模糊等问题,有较好的表现.【期刊名称】《计算机工程与应用》【年(卷),期】2018(054)013【总页数】6页(P175-180)【关键词】亚像素精度;多标签;图像匹配;图像分割;深度估计;三维重建【作者】孙福盛;韩燮;丁江华;刘涛【作者单位】中北大学计算机与控制工程学院,太原 030051;中北大学计算机与控制工程学院,太原 030051;中北大学计算机与控制工程学院,太原 030051;中北大学计算机与控制工程学院,太原 030051【正文语种】中文【中图分类】TP391.411 引言图像的深度估计是计算机视觉研究中的一个基本问题，它在机器人学、目标跟踪、场景理解和三维重建中有着重要作用[1]。
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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Key laboratory
Key Lab
光圈 快门
光圈越大(F值越小),通过的光亮越多，景深越小， 突出主体，要求对焦准确
快门越快，进来的光亮就越少，快门越慢就进 光更多
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Key laboratory
Key Lab
传统成像的缺点
传统相机，获取大的景深，需要减小光圈，那么每 次曝光进入的光子数有限 laboratory
Key Lab
相机组成
光场相机包换一个主镜头，一个微透镜阵列和一个数字图像传感器
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Key laboratory
Key Lab
光场四维函数
根据Levoy的光场渲染理论，空间中携带强度和方向信息的任意光线，都可以 用2个平行的平面参数化表示，光线与两个平面相交于两点，形成四维函数 L(u,v,x,y)
投影定义
Key laboratory
Key Lab
傅里叶切片定理的含义是平行投影的一维傅里叶变 换等同于原始物体的二维傅里叶变换的一个切片。 将已知投影数据通过一个简单的二维物理也反变换 可以得到物体界面的一个估计。
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数字重聚焦2
平面（x’,y’)
[L F ]x ( ,y )2 1 F 2 L F u 1 1 x ,v 1 1 y ,u ,v dudv
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Key laboratory
Key Lab
传统相机
对于每一个空间的像素X， u的变化都覆盖了全镜头
保留了空间分辨率x， 但没有记录方向值u
所有圆锥光线叠加形成图像一个像素值
Key laboratory
Key Lab
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非焦平面成像
不同距离的景物成像，但我们 固定一个x成像平面 X的变化是随u的变化成线性的变化的
E Fx,yF 1 2L Fx,y,u,vco 4d s udv
LFx,y,u,v是距离目标平面外F距离的光场参数 cosΘ是由于光学渐晕效应的衰减因子
L F (x ,y ,u ,v ) L F u x u ,v y v,u ,v
LF u 1 1 x,v 1 1 y,u,v
Key laboratory
Key Lab
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光场记录-原始光场图像
原始图像是由一系列斑点构成，每个 斑点都是微透镜的成像，圆的图像是 因为主镜头是圆的
原始光场成像是一个（x,y） 成像网格，每副图像表明到达 成像面某个微透镜的光线来自 主镜头不同的（u,v）位置
Key laboratory
Key Lab
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光场记录-子孔径图像
因为孔径是有限的，所以每个 微透镜都有一定的视场，不同 微透镜之间有一定的视差
视差就是从有一定距离的两个点上 观察同一个目标所产生的方向差异
Key laboratory
Key Lab
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计算成像公式
经典的辐射理论表面，在像平面上的一点的辐射来 自于镜头上所有辐射的权重积分
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Key laboratory
Key Lab
获取光场手段
1.微透镜阵列
普通成像技术的一次像面处加入一个微透镜阵列，每个微透镜记录的 光线对应相同位置不同视角的场景图像。
2.相机阵列
它是指通过相机在空间的一定排布来同时抓取一系列视角略有差别的图像， 从而重新勾出光场数据的方法。
3.掩膜及其他
共同点都是对相机的孔径做相应处理
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聚焦结果
Key laboratory
Key Lab
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分辨率
镜头
衍射
提高锐度
当焦点远于x成像面，那么斜率为正 当焦点近于x成像面，那么斜率为负
Key laboratory
Key Lab
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光场记录
光场相机的一次采样过程
灰色的图像传感器像元加起来，我们就可以计算出 在光学焦平面图像中的微镜头尺度大小像元的值
图中网格列的宽度是微透镜的宽度
收集方向分辨率导致最后图像分辨率降低，最大的分辨率为微透镜的个数
1992年，Adelson将光场理论应用到计算机视觉，提出全光场提论 （plenoptic theory）
1996年，Levoy提出光场渲染理论（light field rendering），将光场进 行参数化，并提出了成像公式
2005年，Ng发明第一台手持式光场相机
2006年，Levoy研制出光场显微镜
傅里叶切片定理 FMLN MBSM NB B T T FN
空间域和频率转换关系
P LF21 F2L4 2BLF
P 2 1 F2F2F2L 4 2B
P21F2 F2S24B B T T
F4
Key laboratory
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数字重聚焦3
Key laboratory
Key Lab
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背景知识-景深
在对焦时，通过镜头将在焦平面上清晰成像，而对焦点的前景和后景也在 焦平面成像，只要它们成像的弥散圆等于或小于容许弥散圆直径，我们将 认为是清晰的，这样影像就有一个的清晰的区间，这就是景深
(1)、镜头光圈：光圈越大，景深越小；光圈越小，景深越大； (2)、镜头焦距：镜头焦距越长，景深越小；焦距越短，景深越大； (3)、拍摄距离：距离越远，景深越大；距离越近，景深越小。
高速物体，需要提高快门，为了平衡信噪比， 需要大光圈，景深小，对焦难，背景模糊
黑暗的环境，为了平衡信噪比，需要延长曝光 时间，手的抖动造成图像模糊，需要三脚架
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Key laboratory
Key Lab
光场理论的发展
1936年，Gershun提出光场概念，光场就是光辐射在空间各个位置各 个方向的传播
光场相机原理
田勇志
中科院环境光学重点实验室
背景知识-艾里斑
瑞利判据：当一个艾里斑的边缘正好与另一个艾 里斑中心重合时，这两个艾里斑刚好能被区分开。
F1 D
d 0 1.22
d为像素尺寸 D为光圈直径
fnumbD Fer1.2d2
Key laboratory
Key Lab
如果此圆形足够小，肉眼依然可被视为 点的成像。这个可以被接受的最大直径 被称为容许弥散圆直径δ
F F
把（x,y,u,v)
(X’,y’,u,v)
那么我们可以得到任意平面上的点成像函数
E ， F x ,y 2 1 F 2L F u 1 1 x ,v 1 1 y ,u ,v dudv
Key laboratory
Key Lab
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数字重聚焦1
傅里叶切片定理