光场成像技术
浅析光场成像技术在刑事影像中的应用
பைடு நூலகம்
７ ８・
科 技 论 坛
浅析光场成像技术在刑事影像中的应用
夏军锋 ’ 王明广 王 正 。
（ １ 、 江 苏省淮安 市公 安局 ． ｚ － ＆ Ｎ 区分局 ， 江苏 淮安 ２ ２ ３ ０ ０ ０ ２ 、 江 苏省 淮安 市公安 局物 证鉴 定所 ， 江苏 淮安 ２ ２ ３ ０ ０ ０
３ 、 江 苏省 淮安 市公安 局 淮 阴分 局 ， 江 苏 淮安 ２ ２ ３ ３ ０ ０ ）
摘 要： 结合实际 ， 针对光场成像技术在刑事影像 中的应 用进行 了论述 。 关键词 ： 光场 ； 光场成像 ； 刑事 照相
２ ０ １ ２年 ２月 ， 有着 “ 先 拍 照后 对 焦 ” 功 能 的 全 球 首 款 光 场 相 机 痕迹物证照相因为需要 独特的打光方 向 ， 同时要尽 量避免环境 在美 国发 布并上市 ， 这种相机改变 了传 统的照相模式 ， 让操 作者无 光 的影 响， 往往需要在较 暗环境甚至于全黑环境下进行 ， 同时为 了 尽量降低影像 的颗粒感 ， 相机 的感光 需关注拍照动作本身 ， 而更多的是去关注所要拍摄的 内容 。由于光 保证细微痕迹物 证的清晰度 ， 场相机无需在拍照前对 焦 ， 而是在拍照后调焦 ， 所 以快 门立即响应 ， 度不能设 置过 高 ， 最终的选择是牺牲快 门速度 。虽然使用三脚架进 让抓拍更有意义和成功率。 并且这种相机在低光及影像高速移动 的 行长时 间曝光 ， 能够基本 保证所摄痕迹物证 图像 的清晰度 ， 但给操 情况下 ， 仍 能准确对焦拍 出清晰照片。 因为拥有诸多新颖 的特性 ， 美 作人员增加了工作量 的同时 ， 也放大了照相失败 的几率 。 由于光场相机记录 了更多维度的现场光线辐射信息 ， 使后期操 国Ｉ Ｔ网站 Ｐ Ｃ Ｗｏ ｒ ｌ ｄ 评选其 为 ２ ０ １ ２ 年最具创新 的 ９款产品之一。 １概 念 作者能够从容面对较大光差环境下的现场环境 ， 按照所需要反映物 光场实质上就是空间中所有 光线 光辐射函数的总体 ， 光线携带 体 的信息 ， 重新选择曝光强度 ， 动态调整影像明暗和对 比度 ， 合成高 二维位置信息和二维方向信 息在光场 中传递 。 光场成像通 过记 录光 动 态 范 围 照 片 ， 提供 更 多 的 动 态 范 围和 图像 细 节 ， 能够更 好的反映 辐射在传播过程 中的四维位 置和方向的信 息 ， 相 比只记 录二维 的传 出真实环境中的视觉效果 ， 从 而能够较 为完整 的展现 出被摄物体 的 统成像 方式多 出 ２ 个 自由维度 ， 因而在图像重建过 程中 ， 能够获得 影像信息。 更加丰富 的图像信息。光场相机 利用光场成像 技术 ， 通过在 主透镜 ２ ． ４特殊 情 况 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 在三维场景 中充满 了物体表面发 出或反射 的光线 ， 这些光线携 分布后记录在光探测器上 ， 避免 了角度信息的丢失 。 带着三 维场景中物体 的信息 ，通过 数字重建影像能有 效的排除干 随着 电子计算机技术 、 光 电技术及器件 的飞速发展 以及光场理 扰 ， 只选择我们需要 的光线来 重建影像 ， 比如 ： 论研究 的进一步深化 ， 光场成像技术也逐渐 向着集成化 、 实用化 、 多 水 中痕迹物证 的拍照 固定一直是个难题 ， 因为水面对光 的散射 元化方 向发展， 并正逐步应用到各技术领 域。 和折射 ， 难 以取得 良好的拍摄效果 ， 无法展现被摄痕迹的细节特征 。 ２ 特 点及 应 用 传统 的做法是 ， 用注射器小心 的抽干痕迹 物证 上层 的水 ， 然后进行 传统 相机虽然采用 了非球 面镜头 、 多点对焦等 新技术 ， 但是并 拍 摄 。这 种 方 法 不 仅会 一 定 程 度 上 破 坏 痕 迹 原 有 的 形 态 ， 而且 水 抽 不能超越透镜成像 的原理限制。 传统照相 只是截取 了光场 中所摄物 干后痕迹物证表面的大量棱角对光线 的散射反而会加强 ， 造成新 的 体焦点所在平面一定景深范围 内光场信息 ， 相对 于整个光 场其 占比 干扰源 。运用光场成像技术 ， 有选择性 的对 拍摄 的痕迹物证进行动 极其微小 。相对于传统照相 ， 光场成像有着以下优势 ： 态重构 ， 可以轻松 的排除干扰 ， 得到清晰影像 。 ２ ． １ 全焦点 、 超 景 深 ２ ． ５操作 简便 所特有 的“ 先拍 照后对焦 ” 功能 ， 使操作 者能够通 过数 字重聚焦 由于光场成像 技术的优势 ， 操作 过程 中， 操作者无需 考虑对 焦 技术 ， 后期 按照需要 随意选择所摄物体 图像 的焦点 ， 从 而从根本 上 点 （ 面） 、 景深 、 曝光 、 视角等参数 ， 只需要关 注被摄 物体本身 以及 想 解决 了传统照 片的失焦等问题 。同时 由于能够“ 自由” 选择焦点 ， 可 通 过照片反映 出的信 息 ， 将专业操作 置于后期 处理 ， 便于在基层 一 以通 过图像处理软件轻易的合成超景深照片 ， 更好 的反映较大纵深 线进行较大强度的案件现场影像采集 。相 比于单反相机 、 微单 相机 方 向 的痕 迹 影 像 。 等传统相机 ， 光场相机 的操作更 为简便 ， 无需对操 作者进行照 相专 对痕迹物证进行有损处理显现前 ， 若 能使用 光场相机对可能有 业技能 的深度培训。 ３ 扩 展 应 用 潜在痕迹物证 的物品进行光场拍 照 、 整体 固定 ， 能够有效避免 因无 法判定潜 在痕迹无痕确切位置而使用传统相机拍照导致 的失焦 、 景 随着 电子元器件 的集成 化程度 和加工精度越来 越高 ， 以及 光场 深不够 、 曝光不准的缺陷。 成 像 技 术 理 论 的深 入 研 究 ， 光 场 成像 正 逐 步 渗 透 到 航 空 拍 摄 、 动 画 显微镜景深太小一直是微量物证检验工作 中无法逾越 的障碍 ， 渲染 、 安全监视 、 科学仪器 、 摄影传媒 、 立体显示 等各个领域 。 如基于 虽然能够运用分 段多层叠加技术 合成大景深照 片 ，因为是分 段合 光 场的合成孔径成像 技术 ， 模拟 了动物的“ 复眼” ， 可以穿过一些 常 成， 并不是从根本上解决 了显 微镜 超景深的难题 。若 能将光场成像 见的障碍物 ， 拍摄障碍物后方被遮挡 目标 的图像 ， 比如刑事案件 中 技术与显微技术 融合 ， 一次拍摄细微痕迹 物证的光场 图像 ， 并 运用 对人群 中的监视对象进行无 盲点追踪 、 获取隐藏于遮挡物后嫌疑人 数字多重 聚焦技 术 ， 就可以得到连续焦点 （ 面） 的超景深 显微 图像 ， 员 的影 像 等 。 可 以有效避免分层合成 时拼接部位模糊 的现象 ， 为细微物证的检验 参 考文 献 提供高水准的照片。 【 １ 】 聂云峰 ， 相 里斌 ， 周志 良． 光场成像技 术进展 Ｉ Ｊ 】 ． 中国科 学院研 究生 ２ ． ２多视角 、 ３ Ｄ影像 院 学报 ， ２ ０ １ １ ， ２ ８ （ ５ ） ： ５ ６ ３ — ５ ７ ２ ． 现场痕迹 物证遗 留部位千差万别 ，往往无法进行垂 直拍摄 ， 而 『 ２ １ 徐 茵． 集 成 成像 三 维 显 示 光 场 转 换 与 重 构 方 法 研 究 『 Ｄ ］ ． 西安 ： 西安 光场相机拍摄 的照片可 以在一定范 围内变换视 角 ， 方便得到相对垂 电子 科技 大 学 ， ２ ０ １ ３ ． 直的痕迹物证 影像 。进一步扩展 ， 还可 以运用多视角拍摄 的光场照 『 ３ １ 沈建 苗． Ｌ ｙ ｔ ｒ ｏ光 场相机抢 先体验 『 Ｊ １ ． 微 电脑世界 ， ２ ０ １ １ （ １ １ ） ： １ ４ １ — ４２． 片， 通过光场数据 的数字重建合成 ３ Ｄ全息影像 ， 更加 逼真反映现场 １ 整体状况。 『 ４ ］ 周志 良． 光场成像技术研 究ｆ Ｄ ］ ． 北京 ： 中国科技 大学， ２ ０ １ ２ ． 随着城市化进 程的不断深化 ， 城市建设 日新月异 ， 案件 现场不 【 ５ 】 周文晖 ， 林 丽莉 ． Ｌ ｙ ｔ ｒ ｏ相 机 的 光 场 图像 校 正 与 重 对 焦 方 法 ［ Ｊ ］ ． 中国 可能得 以长久保存 ， 那么将一些久侦不破 的案件运用光场相机构建 图象图形学报 ， ２ ０ １ ４ ， １ ９ ｆ ７ ） ： １ ０ ０ ６ — ０ １ １ ． 案件现场完整的光场影像档 案就显得非常必要 。 侦技人员可以通过 【 ６ １ Ｙ － 明广 ， 陈勇， 刘 明． 浅谈 刑事技 术与 ３ Ｄ打 印技 术［ Ｊ ］ ． 黑龙 江科技 调取全光场影像档案 ， 多层次 、 多角度 反复研究案件 ， 并能够根据需 信 息 ， ２ ０ １ ４ （ ２ ６ ） ： ９ ５ ． 要截取出有价值影 像线 索。 ｆ ７ １ 吉继宏 ， 王明广． 高 动 态 光 照 渲 染 技 术 运 用 一例 ［ Ｊ ］ ． 黑 龙 江科 技 信 ２ ． ３高 动 态 范 围 图像 息， ２ ０ １ ２ （ ２ ６ ） ： ８ ２ ．
高光谱结构光照明光场显微成像方法和成像系统
高光谱结构光照明光场显微成像方法和成像系统在当今科技飞速发展的时代，我们总是在追求更清晰、更细腻的视觉体验。
就像我们小时候用放大镜观察蚂蚁搬家，那种对细节的好奇心驱使着科学家们不断探索。
现在，他们带来了一项革命性的成像技术——高光谱结构光照明光场显微成像方法和成像系统。
这技术听起来是不是有点拗口？别急，咱们慢慢来聊聊。
首先，咱们得知道，这技术是干嘛的。
简单来说，它就像是给显微镜装上了超级大脑，让科学家们能够更深入地观察微观世界。
就像我们用手机拍照，有了高像素，照片就更清晰，细节更丰富。
这技术也是这样，它通过高光谱和结构光照明，让显微镜下的图像更加精细，而且还能捕捉到更多维度的信息。
想象一下，你站在一个巨大的图书馆里，每本书都是一本关于生命奥秘的书。
传统的显微镜只能让你读到其中的一两页，而高光谱结构光照明光场显微成像技术，就像是给了你一把万能钥匙，让你能够打开每一本书，阅读里面所有的内容。
这技术不仅能看到细胞的形状，还能看到它们的“心情”——通过分析光谱，科学家们可以了解细胞内部的化学成分，就像侦探通过线索推断案情一样。
而且，这技术还特别聪明，它能通过结构光照明，像舞台上的聚光灯一样，照亮微观世界中的每一个角落。
这样，即使是最微小的细节，也不会被忽略。
就像在夜空中，即使是最暗淡的星星，有了望远镜的帮助，也能被我们发现。
当然，这技术的诞生并不是一蹴而就的。
它就像是一场马拉松，科学家们一步一个脚印，不断突破技术的极限。
他们就像是攀登珠穆朗玛峰的勇士，不畏艰难，勇往直前。
每一次的突破，都像是攀登者在山峰上插上一面新的旗帜，宣告着人类对未知世界的探索又前进了一步。
现在，这项技术已经开始在医学、生物学等领域大显身手了。
比如，在癌症研究中，它可以帮助科学家们更准确地识别癌细胞，就像在茫茫人海中找到一个特定的人一样。
在材料科学中，它能帮助工程师们观察材料的微观结构，从而设计出更坚固耐用的产品。
不过，就像任何新技术一样，高光谱结构光照明光场显微成像技术也面临着挑战。
光场成像技术
光场成像技术1.前言光场是空间中同时包含位置和方向信息的四维光辐射场的参数化表示，光场数据的获取为计算成像提供了很多新的发展方向。
传统成像方式在拍摄高速运动或者多主体较大间距物体时，容易出现失焦、跑焦现象。
对于高速运动物体来说，想抓住精彩一瞬的同时对准焦是非常困难的。
此外，要减少高速运动物体带来的运动模糊，如果减少曝光时间则导致图像太暗，增大孔径则造成景深太小，背景模糊。
而对多主体目标物来说，焦点往往对准在中心物体上，其他目标由于景深过小往往看不清细节。
调小光圈的方法在光线充足的情况下可以使用，但是在拍摄光线不足的室内条件下会带来曝光不足的问题。
光场成像通过记录光辐射在传播过程中的四维位置和方向的信息，相比只记录二维的传统成像方式多出2个自由度，因而在图像重建过程中，能够获得更加丰富的图像信息。
此外，还能通过数字重聚焦技术解决特殊场合图像的失焦、背景目标过多等问题; 通过合成孔径技术实现“透视”监视; 在与显微技术融合后，还能得到多视角大景深显微图像，以及重建后的三维立体图。
2.光场成像的发展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( integral photography，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［3］。
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。
光场成像参考书 -回复
光场成像参考书-回复什么是光场成像？为什么光场成像是一种有前途的技术？如何利用光场成像进行三维重建？光场成像在哪些领域有应用前景？光场成像是一种通过记录光场信息的技术，可以实现全息式的图像捕捉和三维重建。
光场是指描述立体光的各个光线在空间中的方向和强度的函数，光场成像的目的是获取并利用这些信息。
相较于传统的摄影技术，光场成像具有很多优势。
首先，光场成像可以提供更多的信息。
传统的摄影技术只能捕捉到图像的2D投影信息，而光场成像可以记录到每一个像素点上的光线方向和强度。
这使得后期处理时可以通过重新调整焦距、光学参数等来获得不同的视角、焦点和景深。
其次，光场成像具有更高的灵活性。
传统的摄影需要在拍摄时决定焦距、光圈等参数，而光场成像则可以在事后通过软件调整这些参数，从而获得最佳的效果。
在光场成像的三维重建中，主要有几个步骤。
首先，使用具有微透镜阵列的光学传感器来捕捉光场信息。
这个传感器可以记录到每个像素上的光线方向和强度。
然后，利用计算机算法对光场信息进行处理和解析。
通过分析光线的轨迹和交叉点，可以恢复出原始场景的三维形状和深度信息。
最后，利用这些三维信息，可以重新生成出不同视角下的图像或者视频。
光场成像在许多领域都有广阔的应用前景。
首先，光场成像可以应用于虚拟现实和增强现实技术中。
通过记录和重新生成场景的光场信息，可以提供更加逼真的虚拟现实体验，使用户能够自由移动和交互。
其次，光场成像可以应用于医学影像学中。
通过获取患者体内器官的光场信息，可以更加准确地诊断和治疗疾病。
此外，光场成像还可以用于机器视觉、追踪和测量等领域。
总的来说，光场成像是一种具有前途的技术。
它可以提供更多的图像信息，具有更高的灵活性，并且在许多领域都有广阔的应用前景。
随着计算机算法的不断发展和硬件设备的提升，光场成像有望在未来取得更大的突破。
光场成像技术
1992年，Edward H.Adelson和Y.A.Wang设计了记录物体在各 个可能角度通过镜头光圈的所有信息的全光相机。
全光相机结构原理图
2005年，Ren Ng等人在全光相机的结构上做了一些简化，并 在传统相机的基础上制成了光场相机。
光场相机结构原理图
2.4 基于微透镜阵列的光场成像原理
光场成像技术
孙玉祥 314113002432
1 传统成像
组成结构：光学透镜元件 本质：光辐射在二维平面上的投影积分 局限性： ①景深受限于孔径大小 ②实际光学系统非理想 ③“所见即所得”的探测形式
2.1 光场
概念：同时包含位置和方向信息的四维光辐 射场的参数化表示
Levoy光场渲染理论
2.4.1 基于微透镜阵列的光场采样
2.4.2 光场处理
数字对焦——改变光场投影平面
聚焦在不同平面时的图像显示
数字对焦时的光场重采样
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
数字变焦——改变光线通过镜头时传播方向
变焦后的图像
数字变焦时的光场重采样
3 光场成像分辨率优化
微透镜数量
空间分辨率 方向分辨率
每个宏像素包含像素个数
光场获取
以方向分辨率换取空间分辨率
改进
算法改进
谢谢！
2.2 光场成像特点
本质：将光场处理为图像 优势： ①无需机械对焦 ②能够消除几何相差 ③实时图像信息处理
2.3 光场采集
相机阵列
单相机
掩膜及其他
2.3.1 多相机光场采集
移动机械臂装置
基于计算机的X-Y移动平台
用于高分辨率成像的相机阵列
光场技术在显微镜中的应用
光场技术在显微镜中的应用显微镜一直是生物学研究中不可或缺的工具。
光场技术是一种新型的成像技术，它可以帮助生物学家更好地观察细胞和分子结构。
一、光场技术的原理
光场技术是基于焦散的成像原理，将待观察物品投影到一个中心平面上。
这种技术能够将待观察物品的立体信息转化为平面图像，使人们能够更好地观察生物组织的形态和结构。
二、光场技术在显微镜中的应用
1. 高分辨显微镜
光场技术可以开发出更高的分辨率显微镜，能够以比传统显微镜更高的精度观察生物组织的形态和结构。
利用这种技术，人们可以获得更为精确的生物信息，从而更好地理解生物学问题。
2. 细胞成像
光场技术还可以用于细胞成像方面。
它能够帮助生物学家更好地观察细胞结构和细胞运动，从而获得更为准确的数据。
这种技术的前景非常广阔，它可以帮助科学家更好地理解细胞的生物学功能。
3. 分子成像
利用光场技术更好地观察生物分子结构的拓扑和动态行为，可以更好地了解蛋白质结构和功能。
这种技术对生化学和制药工业具有重要的应用价值，在新药研发方面有着广泛的应用前景。
三、光场技术的应用前景
随着光场技术的不断发展，它在生物医学相关领域的应用前景也越来越广阔。
采用这种技术，可以有效地减少传统医学领域诊断和治疗中的疑难与误诊的患者，同时提高医学处置的准确性以及效率。
综上所述，光场技术在显微镜中的应用前景非常广阔。
它可以对生物研究带来巨大的帮助，从而推动生物研究的进步。
随着技术的不断发展，相信光场技术将在科学研究和医学技术方面发挥重要的作用。
光场成像优秀课件
视差就是从有一定距离旳两个点上 观察同一种目旳所产生旳方向差别
计算成像公式
经典旳辐射理论表面，在像平面上旳一点旳辐射来 自于镜头上全部辐射旳权重积分
EF
x,
y
1 F2
LF
x,
y,u, vcos4 dudv
LF x, y,u,v是距离目旳平面外F距离旳光场参数 cosΘ是因为光学渐晕效应旳衰减因子
• 动态场景 • 照明变化 • 光与物质旳相互作用
➢ 难于编辑 ➢ 改善
–全光照明函数[Wong02] –反射场[Debevec00]
光场旳参数化
• 光场(Light field)旳概念最早由A. Gershun 于1936年提出，用以描述光在三维空间中 旳福射传输特征。
• 光场是表示光辐射分布旳函数，反映了光 波动强度与光波分布位置和传播方向之间 旳映射关系。
光场成像
背景知识-艾里斑
❖背景知识 ❖全光函数 ❖光场 ❖光场采样 ❖光场旳获取
背景知识-艾里斑
瑞利判据：当一种艾里斑旳边沿恰好与另一种艾 里斑中心重叠时，这两个艾里斑刚好能被区别开。
F1 D d 0 1.22
d为像素尺寸 D为光圈直径
f number F d
D 1.22
假如此圆形足够小，肉眼依然可被视为 点旳成像。这个能够被接受旳最大直径 被称为允许弥散圆直径δ
假如换成微透镜，微透镜尺寸是20微米， 每个下面有十个像素，那么空间辨别率 是1800×1200，方向辨别率是10×10
空间辨别率和方向辨别率
A图微透镜在主镜头焦平 面上，传感器与微透镜间 距为微透镜焦距 最大旳方向辨别率
光场成像原理
光场成像理论目录1. 光场概念 (1)1.1七维全光函数 (1)1.2全光函数的降维 (1)2. 光场采集设备的发展与典型结构 (2)2.1多相机光场采集 (3)2.2单相机光场采集 (6)3. 微透镜阵列的光场采集 (11)3.1基于针孔阵列的光场采集 (11)3.2基于微透镜阵列的光场采集 (13)1. 光场概念1.1七维全光函数光场（Light field）的概念最早于1936年由A.Gershun提出，用以描述光在三维空间中的辐射传输特性。
1991年，E.adelson和J.Bergen根据人眼对外部光线的视觉感知，提出全光函数（Plenoptic function），利用七维函数表征场景中物体表面发出（或反射）的光线。
在全光函数可以表示为：P7 二P（x,y,z,\「，t）其中，x, y,z —表征光纤中任意一点的三维坐标；二「一表征光纤传输方向'—表征光线波长t—表示时间此时，全光函数F7二P（x, y,乙亠二■ ,t）表示了波长为’的光线t时刻经过三维空间中坐标为（x,y, z）的点，且传播方向为（乙:）的一条光线。
与只包含位置信息的光场不同，全光函数的七维表示增加了光线的色彩信息及动态变化。
1.2全光函数的降维根据全光函数 R=P （x,y, z,H ：「，t ）的意义，当光线在自由空间中传播时， 其频率（即 波长■）不发生变化，对于静态场，此时全光函数可由七维降至五维，即R 二 P （x,y,z,£ ）由于观察者往往受限于目标的成像范围，此时五维光场出现一位冗余，当给定光线在自由空间的辐射不发生变化，因此在限光器的空间范围内，五维光场可以表示为四维光场。
四维光场的参数化表征可有一下三种方式：1） 方向-点参数化表政法。
利用光线与平面的交点（x,y ）和光线方向作为四维参数来描述光场中的光线。
2） 球面光场参数表征法。
利用紧紧包围三维物体的球面上两点， 可以表征球面封闭范围内任意一条光线的传播。
计算光场成像
计算光场成像
光场成像是一种用于生成优秀图像质量的技术。
该技术可将原始图像的平面波场转换为图像呈现的定向均匀波场，从而提高图像质量和成像效率。
计算光场成像主要涉及以下几个方面：
1. 光场传递函数的计算
光场传递函数是一个表示成像过程中光束传输的函数。
基于该函数，可以计算出成像前后的光场，从而实现成像。
要计算光场传递函数，需要考虑成像系统的物理特性、光源的属性等因素。
2. 借助数学算法优化计算速度
计算光场成像时，数学算法非常重要。
利用优化算法可以大大提高计算速度，提高成像效率。
例如，使用明渠法可以简化计算，提高计算效率。
3. 采用先进的硬件设备
计算光场成像需要高性能的硬件设备。
例如，使用GPU可以提高并行计算速度，从而加速光场成像的计算过程。
使用高性能计算机和存储系统可以提高运行效率和数据处理速度。
4. 选择合适的成像算法
成像算法的选择与光场传递函数的计算密切相关。
在选择合适的成像算法时，需要考虑实验数据集、成像质量、计算资源等因素。
例如，使用傅里叶变换可以实现快速的谱域成像，但涉及到能量损失和伪影等问题。
总之，计算光场成像是需要系统的考虑多个因素并采用综合技术的过程。
这是一项具有挑战性的领域，同时也是未来计算机视觉和成像技术发展的重要方向。
光场调控及其光学成像应用研究
光场成像对光场调控的反馈作用
01
提供实时反馈
通过光场成像可以实时获取光场 的分布情况，为进一步的光场调 控提供反馈和指导。
02
优化调控策略
根据光场成像的结果，可以评估 调控策略的有效性和不足之处， 进而优化调控策略。
03
促进光场调控技术 的发展
通过光场成像的反馈作用，有助 于推动光场调控技术的不断发展 和完善。
光场调控的原理
• 光场调控的原理基于几何光学和波动光学的基本原理。通 过改变光的波前形状和相位分布，光场调控可以实现对光 束的聚焦、散焦、偏转、扫描等功能。此外，光场调控还 可以结合数字微镜器件（DMD）等微纳光学器件实现高 精度、高稳定性的光束操控。
光场调控的方法
光场调控的方法包括但不限于以下几种
光学与信息处理
总结词
光场调控技术在光学和信息处理领域具有重要应用价值，能够实现对光场的精确控制和信息处理，提 高光学系统的性能和信息处理的效率。
详细描述
在光学和信息处理领域，光场调控技术可以用于实现更高效、更精确的光学信息处理和传输。例如， 通过光场调控技术可以实现对光场的精确控制和调制，提高光学通信和光学计算的性能和效率。此外 ，光场调控技术也可以用于改进现有的光学系统和信息处理算法，提高其性能和效率。
04
光场调控与光场成像的关 系
光场调控对光场成像的影响
提高成像分辨率
通过调控光场的分布，可以改善成像的分辨率， 使得图像更加清晰和细致。
增强对比度
通过合理调控光场，可以增强图像的对比度，有 助于凸显图像中的不同区域和细节。
实现多焦点成像
通过多焦点光场调控，可以实现同一场景的多焦 点成像，从而获得更全面的图像信息。
05
光场成像技术与设备
设备成本降低：随着技术的发展，光场成像设备的成本也在不断降低，使得更 多的人可以使用这种技术；
应用范围扩大：随着技术的发展和应用范围的扩大，光场成像技术的应用范围 也将不断扩展。
阅读感受
在我深入阅读《光场成像技术与设备》这本书之后，我深深地被这一领域的前 沿科技所吸引。这本书以详尽且通俗易懂的语言，清晰地解释了光场成像技术 的概念、原理和应用，同时也对相关设备进行了深入的解析。尽管我并非专业 技术人员，但是通过这本书，我得以深入理解光场成像技术的奥秘，并对相关 设备有了更为直观的认识。
环境科学领域：在环境科学领域中，光场成像技术可以用于研究大气污染物的 光学性质，可以有效的进行空气质量监测；
安全监控领域：在安全监控领域中，光场成像技术可以用于实现全方位、无死 角的监控，可以对重要场所进行有效的安全防护。
技术成熟度提升：随着科学技术的发展，光场成像技术的成熟度也在不断提升， 使得其应用范围更加广泛；
书中的每个章节都配备了具体的案例分析，使得读者能够更好地理解光场成像 技术在实践中的应用。这些案例涵盖了从简单的光学实验到复杂的光场成像系 统设计，充分展示了该技术的广泛应用。
《光场成像技术与设备》这本书是一本极好的科普读物，它让我对光场成像技 术有了更深入的理解。我相信这本书对于科技爱好者和专业人士来说，都是极 具价值的参考书籍。我希望未来能有更多的科技书籍能像这本书一样，用简洁 明了的语言解释复杂的科学原理和技术，让更多的人能够理解和掌握这些前沿 的科学技术。
在第二部分，本书详细介绍了各种光场成像技术，包括相干和非相干成像技术、 光学涡旋技术、全息术等。这些技术在原理、实现方法和应用领域等方面都进 行了详细的讨论，为读者提供了全面的知识框架。
这一部分重点介绍了各种光场成像设备，包括空间光干涉仪、光学显微镜、全 息干涉仪等。对于这些设备的工作原理、结构特点和应用领域进行了深入的分 析和讨论，为读者了解和掌握使用这些设备提供了理论依据和实践指导。
阵列像感器宽视场高分辨光场成像关键技术与应用
阵列像感器宽视场高分辨光场成像关键技术与应用阵列像感器宽视场高分辨光场成像关键技术与应用一、引言阵列像感器是一种广泛应用于数字相机、医学影像、安防监控等领域的光电传感器，其优势在于可以将光信号转换为电信号，并实现图像的采集和处理。
随着科技的不断进步，人们对于光学成像的要求也越来越高，其中宽视场高分辨光场成像技术在近年来备受关注。
本文将针对阵列像感器宽视场高分辨光场成像关键技术与应用进行探讨，希望能够为读者带来一些启发和思考。
二、阵列像感器的基本原理阵列像感器是由众多的光电二极管或者CMOS图像传感器构成的，其基本原理是利用光的电磁波特性，将光信号转换为电信号，进而实现图像的采集和传输。
它的工作原理是当光线照射到阵列像感器上时，每一个像素点都会产生一个电信号，经过信号放大和转换之后，就可以得到完整的图像信息。
而在宽视场高分辨光场成像技术中，关键是要实现对整个场景的高分辨率成像，并且能够覆盖更广的视场范围，这就需要在阵列像感器的设计和应用上进行一系列的关键技术突破和创新。
三、宽视场高分辨光场成像关键技术1. 高精度镜头设计在宽视场高分辨光场成像中，首先需要解决的问题就是如何设计出具有高精度、低色散和高透射率的镜头。
这对于光场的捕捉和成像至关重要，通过优化设计和材料选择，可以实现更广的视场范围和更高的分辨率。
2. 多通道成像技术多通道成像技术是指利用多个阵列像感器或者通过图像分割和合成，实现对不同方向、不同波长和不同极化状态的光信号的捕捉和处理。
通过这种技术，不仅可以获得更全面的光场信息，还可以实现高分辨率的成像效果。
3. 图像信号处理算法图像信号处理算法在宽视场高分辨光场成像中扮演着至关重要的角色，它可以通过去模糊、降噪、图像增强等一系列的处理手段，提升图像的质量和分辨率。
还可以实现对光场信息的重建和三维成像，为图像的后续应用提供更多可能性。
四、阵列像感器宽视场高分辨光场成像的应用1. 医学影像在医学影像领域，宽视场高分辨光场成像技术可以帮助医生更清晰地观察病变部位，提升诊断的准确性和精细度。
光场成像技术的研究与应用
光场成像技术的研究与应用第一章介绍光学成像技术已经成为科学、医疗、工业等众多领域的基础工具。
近年来，随着计算机科学和数字信号处理技术的不断发展，出现了新兴的光场成像技术。
光场成像技术不仅可以记录物体的各个方向上的光学信息，还可以对物体进行数码焦处理和数码光学变焦。
本文将重点介绍光场成像技术的研究和应用。
第二章光场成像技术的基本原理光场成像技术的基本原理是在微观尺度下，物体这一区域内的每一点都能发射出大量的子光束。
通过记录和处理这些子光束的交叉信息，可以获得物体在三维空间内的光场信息。
光场图像的解密依赖于计算机处理能力和数字信号处理技术。
光场成像技术常用的方法主要包括物体波前捕获和背景光经过规定轨迹后在物体表面形成干涉条纹等。
第三章光场成像技术的应用3.1 医学影像在医学方面，光场成像技术可应用于动态全息术，用于捕捉和传输三维医学图像，如人体器官形态、运动、自发活动和药物传输等生理功能及其内部结构。
采用光场成像技术对疾病的研究有帮助，可提高疾病诊断和治疗效率，成为医学影像领域的一种有前景的方法。
3.2 工业制造在工业制造行业，光场成像技术可以用于检测和测量物体形状、表面和内部结构，以及质量的控制和改进，如半导体工艺、汽车制造、制药和航空航天等领域。
光场成像技术在工业制造中有广泛的应用，是提高生产效率和保证产品质量的重要手段。
3.3 虚拟现实光场成像技术可用于虚拟现实和增强现实技术，如计算机游戏、立体电影等，这些技术通过深度和距离信息感知用户的环境，可以产生增强现实感和超现实的体验。
光场成像技术的应用将为虚拟现实技术带来更丰富、更真实的视觉体验。
第四章光场成像技术的未来发展未来光场成像技术的发展有望在更广阔领域发挥重要作用，特别是随着虚拟现实技术和增强现实技术的发展，光场成像技术将成为这些领域的关键技术。
在医学领域，光场成像技术将有望更广泛地应用于生理学和病理学的研究。
在工业制造领域，光场成像技术将有望提高产品质量、加快设计和生产过程。
三维光场成像技术是如何工作的？
三维光场成像技术是如何工作的？1. 光场成像技术的概念及原理- 光场成像技术是一种能够捕捉和重建光场的先进成像技术。
- 光场是指包含了物体对光的反射、折射和散射等所有信息的复杂光学信息。
- 光场成像技术通过记录入射场和物体场之间的相对位置信息，实现对整个光场的重建。
2. 主要技术步骤- 光场数据采集：使用特殊的光场相机或者光学传感器，采集光场信息。
- 光场重建：通过算法处理采集得到的光场数据，恢复出完整的光场信息。
- 光场显示：将重建得到的光场信息转化为人眼可视的图像或视频。
3. 数据采集过程- 光场相机：利用微透镜阵列收集和分解入射光束，生成多个透视图像。
- 光学传感器：使用光学方式记录入射光的方向、强度和相位等信息。
4. 光场重建算法- 基于点扫描：通过在不同位置扫描点源，重建出整个光场。
- 基于区域扫描：通过扫描光场区域的不同部分，重建出整个光场。
- 基于光学逆问题求解：利用数学模型推导和解决光场的重建问题。
- 机器学习算法：利用大量的训练样本，通过机器学习算法学习光场的重建规律。
5. 光场成像技术的应用领域- 虚拟现实和增强现实：用于创造逼真的虚拟环境或与现实环境融合的增强现实体验。
- 摄影和摄像：可以在后期进行焦点调整、景深控制和视角调整等操作。
- 医学图像学：用于医学影像的重建和分析，如微创手术导航和诊断等。
- 工业检测与无损检测：对复杂结构进行非接触式测量和检测。
总之，三维光场成像技术通过采集、重建和显示光场信息，实现了对复杂光学信息的全息式记录和再现。
它具有许多重要应用，可以为虚拟现实、摄影摄像、医学图像学和工业检测等领域提供更加精确、丰富和可操作的视觉信息。
随着技术的不断发展和创新，相信光场成像技术将会在更多领域发挥重要的作用。
光场相机原理
光场相机原理
光场相机是一种利用光场技术进行成像的相机，它能够捕捉到更多的光线信息，从而实现更加灵活的后期处理和焦距调整。
光场相机的原理是基于对光线的角度、位置和颜色进行捕捉和记录，而不是传统相机只能捕捉到光线的位置和颜色。
接下来，我们将详细介绍光场相机的原理。
首先，光场相机通过微透镜阵列来捕捉光线的角度和位置信息。
在传统相机中，光线穿过透镜后会在焦平面上形成一个点，而光场相机的微透镜阵列能够将这个点扩散成一个小的图案，从而记录下了更多的光线信息。
这些微透镜能够捕捉到光线的入射角度和位置，使得光场相机能够在后期进行焦距调整和景深控制。
其次，光场相机利用计算机算法对捕捉到的光线信息进行处理和重建。
通过对
微透镜阵列捕捉到的光线信息进行处理，光场相机能够生成一张包含了更多深度信息的图像。
这意味着在后期处理中，我们可以对图像进行焦距调整、景深控制甚至是三维重建，从而实现更加灵活的后期处理。
最后，光场相机的原理还包括了对光线颜色的捕捉和记录。
传统相机只能捕捉
到光线的位置和强度，而光场相机能够记录下光线的颜色信息。
这意味着在后期处理中，我们可以更加精细地调整图像的色彩和色调，从而实现更加生动和真实的图像效果。
总的来说，光场相机的原理是基于微透镜阵列捕捉光线的角度、位置和颜色信息，通过计算机算法对这些信息进行处理和重建，从而实现更加灵活的后期处理和图像效果调整。
光场相机的出现，为摄影师和后期处理人员提供了更多的创作空间和可能性，也为图像的记录和呈现带来了全新的可能性。
通过计算呈现真实——浅析光场成像技术
No.11/2018 ADVANCED MOTIONPICTURETECHNOLOGY
技术与艺术
通过计算呈现真实
——— 浅 析 光 场 成 像 技 术 ①
中国传媒大学 刘海舰
【摘要】光场成像是近年继 VR 之后比较热 门 的 一 个 课 题,在 数 字 影 像 技 术 和 大 数 据 处 理 技术获得极大发展的当下,光场成像 技 术 已 经 延 伸 到 了 3D、VR、 视 觉 特 效 等 新 兴 技 术 领 域。 文章从虚拟现实出发,结合光场成像的各种技术特点进行了关于什么是光场成像的技术特点, 它能为影视创作带来什么,以及我们该如何使用它的相关讨论,并最终由虚拟回到现实,讨论 了关于生活真实和影像真实感的问题。
二、 光场相机简史
光场成为 一 个 “时 髦” 的 概 念, 被 业 界 关 注 也 就是近几年的事,这缘起于 Lytro公司于2012年推 出的一款消费级四维光场照相机。这款光场相机一 经推出,人们便被 它 “先 拍 照, 后 调 焦” 的 营 销 概 念深深地吸引 住 了。 众 人 在 惊 叹 其 技 术 之 “黑” 的 同时,还 为 其 冠 上 了 “颠 覆 摄 影 方 式 的 技 术 革 命 ”
这 样 的 殊 荣 。 殊 不 知 早 在 20 世 纪 初 , 发 明 家 、 科 学 家们就 已 经 开 始 对 光 场 相 机 进 行 探 索 和 研 究 了。 1903年美国人弗雷德里克·尤金·艾夫斯 (FredericEugeneIves) 就 在 其 发 明 的 双 目 视 差 显 示 系 统 中,尝试通过在主透镜的像面处放置针孔面阵列的 方法,使原像面处的光辐射按角度进行重新分布后 得以记录,从而避免了角 度 信 息 的 丢 失;1908 年 加 布里埃 尔 · 李 普 曼 (GabrielLippmann) 在 他 发 明 的集成照相 术 (IntegralPhotography) 中 通 过 微 透 镜阵列代替针孔面阵列,消除了艾夫斯装置中的弥 散 斑 , 从 而 将 画 质 有 所 提 高 ; 虽 然 1936 年 , 戈 尔 顺 就提出了光场理论,但由于计算量过于庞大,当时 能够进行高次运算的计算机还尚未出现,所以他未 能对其理论进行验证;但是随着计算机技术的不断 发展和微 透 镜 制 作 精 度 的 提 高, 阿 德 尔 森 (Adelson)于1992年将 光 场 理 论 成 功 运 用 到 计 算 机 视 觉 当中,并提出了著名的全光场理论 (PlenopticTheory );1996年拉沃 伊 (Levoy) 将 光 场 进 行 了 参 数 化表 示, 并 提 出 了 计 算 成 像 公 式;③ 在 此 基 础 上, 2004 年 斯 坦 福 大 学 研 发 出 了 经 典 的 相 机 阵 列 (Stanford Multi-Camera Array);2005 年 还 在 攻 读博士学位的吴义仁 (RenNg) 受家用数码相机 启 发,发明了第一台手持式光场相机。自此光场相机 开始逐步迈出理论界的象牙塔,并迅速在科学仪器、 安全监视、航空拍摄等领 域得以应用。但是直到 2012年 Lytro公司推出 的 第 一 代 光 场 相 机 开 始, 这 一神秘的技术才真正闯入普通大众的视野,并刮起 了一场大范围的光场风暴。
图像处理中的光场成像技术研究
图像处理中的光场成像技术研究一、前言图像处理技术是计算机领域中的重要分支，具有广泛的应用前景。
在图像处理技术中，光场成像技术是一种重要且不断发展的技术。
本文旨在介绍光场成像技术的研究现状和发展趋势。
二、光场成像技术的定义及原理光场成像技术，又称全景成像技术，是一种从光场中获取所有入射光信息并重构成图像的技术。
其基本原理是通过捕获空间中光的各种属性，比如方向、颜色、强度和相位等，构建一个可视化光学映像，并在视觉平面上显示出来。
光场成像技术对光的传输过程和成像原理要求较高，需要使用特殊的光学系统和计算程序处理。
光场成像技术的成像原理基于光的波动性，如果有一种方法可以记录光在相机中进入的所有路径，则可以在计算机中对物体进行几何一致的成像。
研究者可以使用不同的装置进行记录，例如可旋转平面镜、井字形光阑、共焦成像系统或光学相移系统等。
在记录期间，每个像素都将记录一些票据，反映了相机中所有光的方向和位置信息。
然后，基于记录数据，计算机可以重建场景，并创建具有各种光学效果（像透视和焦散）的成品图像。
三、光场成像技术的应用光场成像技术在医学、游戏、计算机辅助设计（CAD）和虚拟现实（VR）等领域有着广泛的应用。
1、医学应用光场成像技术可以用于拍摄人的骨骼和其他组织的图像。
使用逆向光场成像技术，医生可以重建单个患者的散射光学模型，以获取更准确的医学图像信息。
2、游戏应用在游戏开发中，光场成像技术可以用于在游戏中创建更真实的光学效果。
例如，它可以用于创建更准确的阴影、环境光遮蔽等光学效果，并在游戏中实现更高效的渲染。
3、计算机辅助设计在3D计算机辅助制造中，光场成像技术可以用于捕捉和重建物体的三维表面。
这种技术已经得到了广泛的应用，例如制造透镜、汽车零部件、航空零部件等。
4、虚拟现实光场成像技术在虚拟现实（VR）和增强现实（AR）中也有着广泛的应用。
在虚拟现实中，它可以模拟真实场景，增强沉浸感。
在增强现实中，它可以显示虚拟物体并将其与现实场景融合在一起。
光场合成孔径成像
光场合成孔径成像光场合成孔径成像是一种先进的图像获取和处理技术，它通过利用光的传播特性和计算机图像处理算法，实现对三维场景的高质量成像。
光场合成孔径成像技术的出现，为我们提供了一种全新的图像获取方式，具有重要的应用价值。
在传统的成像技术中，我们通常使用透镜将光线聚焦到感光元件上，从而形成图像。
然而，传统的成像方式存在着一些局限性，例如景深受限、分辨率低等。
光场合成孔径成像技术的出现，有效地解决了这些问题。
光场合成孔径成像技术利用了光的传播特性，通过在感光元件前放置一个微透镜阵列，实现对光场的多角度采集。
通过对这些采集到的光场数据进行计算，可以重建出包含更多深度信息的图像。
这种技术不仅可以实现大景深成像，还可以实现后期的焦点调整、景深合成等功能，大大提高了图像的质量和灵活性。
光场合成孔径成像技术的应用领域非常广泛。
在医学领域，它可以用于微创手术中的导航和定位，提高手术的精准度和安全性；在工业检测中，它可以用于三维重建和缺陷检测，提高产品质量和生产效率；在虚拟现实和增强现实中，它可以用于生成真实感的虚拟场景，提供更好的用户体验。
光场合成孔径成像技术虽然具有许多优势，但是也面临一些挑战。
首先，光场合成孔径成像的原理比较复杂，需要进行大量的计算和算法优化。
其次，由于需要采集多个角度的光场数据，传感器的速度和容量要求较高。
此外，光场合成孔径成像技术在处理动态场景时会遇到一些问题，例如运动模糊和伪影等。
为了克服这些挑战，研究者们正在不断努力改进光场合成孔径成像技术。
他们通过优化算法，提高计算效率和图像质量；通过改进传感器设计，提高采集速度和容量；通过引入新的光学元件，减少运动模糊和伪影等问题。
这些努力将进一步推动光场合成孔径成像技术的发展和应用。
光场合成孔径成像技术是一种非常有潜力的图像获取和处理技术。
它通过利用光的传播特性和计算机图像处理算法，实现对三维场景的高质量成像。
虽然该技术面临一些挑战，但研究者们正在不断努力改进和完善。
基于全息光场成像的三维显示技术研究
基于全息光场成像的三维显示技术研究随着科技的发展，三维显示技术已经得到了广泛的应用。
然而，在一些特殊的场合，普通三维显示技术并不能满足需求。
为了更加真实地呈现三维场景，基于全息光场成像的三维显示技术得到了越来越多的研究。
什么是全息光场成像？全息光场成像是一种基于光学原理的三维成像技术。
它通过记录物体的全息图像，通过光学方式对图像进行重建，从而实现对物体的三维呈现。
全息光场成像的优点在于真实感强、无需特殊眼镜或头戴显示器等外设，对观察者的视角、距离等没有特殊要求。
目前已有多种全息光场成像技术，其中最常见的是全息显微镜和全息电视。
全息显微镜全息显微镜是利用光学原理实现对物体三维成像的一种显微镜。
它可用于生命科学、物理科学等领域中对微生物、纤维等微小物体进行三维成像及分析。
全息电视全息电视是指通过电视机等电子显示系统，通过投射光线实现对物体的全息光场成像。
由于全息电视原理是利用电子束进行光场重建，因此需要大量的高速计算，目前该技术仍处在研究阶段。
全息光场成像的研究现状全息光场成像技术的研究设置了多种方法，并获得了一定的成果。
其中，研究人员常用的方法是通过激光束的叠加，制造出一束三维交叉激光光束，从而记录下物体全息图像。
这类方法可以使用成像系统的相移技术进行量化分析，提高成像的空间分辨率。
而对于全息电视的研究，则主要集中在光场重建的方法上，如利用多个光学透镜和投影屏制成的光学系统对三维光场进行复杂的重建。
全息光场成像技术的发展潜力基于全息光场成像技术的发展潜力非常广泛。
目前，各个行业和领域都已经开始探索并投资于全息光场成像技术。
例如，在医疗行业，利用全息光场成像技术可以实现医学图像的三维成像，提高手术的精准度和成功率。
在教育领域，利用全息光场成像技术可以制作出更加生动逼真的三维教学素材和模型，提高学生的学习效果。
在娱乐领域，全息光场成像技术也可以用于游戏、电影、演出等领域，实现更加逼真、震撼的视觉体验。
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南京理工大学
课程考核论文
课程名称：图像传感与测量
论文题目：光场成像技术
姓名：陈静
学号： 314101002268 成绩：
任课教师评语：
签名：
年月日
光场成像技术
一、引言
光作为一种在分布在空间中的电磁场，具有振幅、相位、波长等多种属性，帮助人类感知物体的明暗、位置和色彩。
然而，传统的光学成像只能捕获到光辐射在二维平面上的投影强度，而丢失了其他维度的光学信息。
光场成像作为一种计算成像的方法，利用现代信息处理技术的优势，不仅克服了传统成像在原理上的某些局限性，同时也降低了成像能力对于物理器件性能的依赖性[1]。
光场成像指的是光场的采集以及将光场处理为图像的过程。
国外对光场成像技术的研究相对较早[2]，早在1903年Ives便发明了运用真空成像技术的双目视差显示系统，它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发明的集成照相术被后世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。
他提出了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的观点。
但由于计算量庞大的缺点和能够进行高次运算的计算机尚未出现的局限性，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，获得第一张全息图。
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。
二十世纪六七十年代，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。
光场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发明了第一台手持式光场相机，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。
二、主要内容
1. 光场的定义
光场实质上就是空间中所有光线光辐射函数的总体。
光线携带二维位置信息
θ在光场中传递。
根据Levoy 的光场渲染理论，空间
,
u和二维方向信息)
(φ
)
,
(v
中携带强度和方向信息的任意光线，都可以用两个平行平面来进行参数化表示，如下图所示，光线与这两个平面相交于两点，形成一个四维光场函数x
v
u
L[3]。
对光场的不同理解可形成不同的光场获取方式，如果把光场看作,
(y
,
)
,
是位置和角度信息的叠加，可以有比较简单的获取方式。
比如，通过采用不同的观察视角和不同位置的照明来抓拍一系列照片的方式，但是这两种方法太慢，而且操作不方便。
采用针孔成像的方式原理最简单，但是由于位置和角度之间不成线性关系，计算复杂，因而应用也不广泛。
图光场的四维参数化
2. 光场成像技术的特点
传统成像在理论上只能获得单个物平面的清晰像，只能感知单个像平面的强度信息，若要获得目标的三维形态或光谱特性，则只能采用推扫或凝视成像的方式进行多次扫描曝光[4]。
扫描的过程往往需要一定的时问周期，因而影响了信息获取的时效性，对于位置、形态或理化属性处于快速变化中的物体无法进行探测。
其次，实际的光学系统都是非理想成像系统，光辐射经过透镜时并不能得到理想的相位变换，并且在透镜的不同位置上光辐射的相位变换误差也不一样。
此时光辐射在像平面上的叠加就会导致几何像差的存在。
在传统成像中，只能依靠光学系统的物理优化来控制几何像差的影响，而光学系统的设计和加工难度随着其口径的增大呈指数增长，这就限制了现有成像系统的最大口径。
针对上述述传统成像所存在的问题，光场成像体现出的优势在于[5]：
（1）任一深度位置的图像都可以通过对光场的积分来获得，因而无需机械调焦，同时也解决了景深受孔径尺寸的限制；
（2）在积分成像之前对光辐射的相位误差进行校正，能够消除几何像差的影响；
（3）从多维度的光辐射信息中能够实时计算出目标的三维形态或提取出其光谱图像数据。
3.光场成像技术的发展趋势
光场成像技术的发展趋势可从理论、技术和应用三个方面进行阐述[6]。
在理论方面，几何光场应推广到波动光场，并加入光谱、偏振和时间等变量的影响，从光辐射传播的物理理论上进一步探索光场调制和解调机理，分析各种成像参数之间的理论极限；在实现技术上，可结合新的制造工艺(如微纳加工)、光学调制器件、新型传感技术(如压缩感知)，设计新的光场获取结构和数据处理方法；从应用角度来看，光场成像技术的信息获取特点尤其适合于目标的多维特性探测以及基于多维信息的特征识别，这种探测技术的一体化和灵活性优势使得光场成像技术将在科学研究、工业检测、农业生产、医疗影像、环境监测和军事侦察等各领域具有广阔的应用前景[7]。
世界是三维的，而传统成像却一直在用二维的方法记录它，如果能把缺失的部分补全，那么我们就可以看到一个更为真实的三维世界，这就是光场成像试图去实现的目标，然而光场数据多出的二维信息是以牺牲一定的空间分辨率为代价的[8]。
现有光场相机普遍存在图像空间分辨率不能满足需求的问题，如果加大图像空间分辨率的同时，兼顾轴向分辨率，则会对光电探测器件提出更高要求。
如何在二者之间获得最优化分布，是今后研究的一个重点。
此外，由于一次曝光获取的数据量巨大，对存储设备和处理器的容量和速度都有较高要求。
因此，光场成像在技术实现、软硬件处理能力、商业化成本以及使用便捷性等方面还有亟待解决的问题。
三、总结
就光场的定义、光场成像技术的国内外发展现状、特点及发展趋势对光场成像技术进行阐述。
光场成像作为一种计算成像的方法，利用现代信息处理技术的
优势，不仅克服了传统成像在原理上的某些局限性，同时也降低了成像能力对于物理器件性能的依赖性。
但必须以牺牲一定空间分辨率为代价来实现光场成像技术的三维记录的事实，使得我们对光电探测器件提出的要求越来越高，因此光场成像在技术实现、软硬件处理能力、商业化成本以及使用便捷性等方面还有亟待解决的问题。
四、参考文献
[1]Lumsdaine A, Georgiev T. Full resolution lightfield rendering: adobe technical report[R]. California: Adobe Press, 2008.
[2]Levoy M. Light fields and computational imaging. Computer, 2006, 39(8):46-55.
[3]Gershun A. The light field. Moscow. Journal of Mathematics and Physics, 1936,18.
[4]Gershun A,Moon P H, Timoshenko G. The light field. Massachusetts Institute of Technology,1939.
[5]周志良. 光场成像技术研究[D]. 中国科学技术大学博士学位论文，2012.
[6]Babacan S D, Ansorge R, Luessi M, et al. Compressive sensing of light fields. Proceedings of the 16th IEEE International Conference on Image Processing, 2009.2337-2340.
[7]聂云峰，相里斌，周志良. 光场成像技术进展[J]. 中国科学院研究生院学报，2011，28（5）：563-572.
[8]Story D, Whitmire E, Georgiev T. The future of photography: adobe technical report[R]. California: Adobe Press,2008.。