光場(chǎng)相機(jī)成像原理的光場(chǎng)紀(jì)錄是什么

和大家分享一下光場(chǎng)相機(jī)成像原理的光場(chǎng)紀(jì)錄原理，不了解的就來(lái)這啦看看科普文吧。

光線記錄

結(jié)果已經(jīng)展示，我也說(shuō)說(shuō)原理吧，都說(shuō)有圖有真相，為了讓那些像當(dāng)初的我一樣的人能夠更好的理解，我會(huì)在下面再上幾幅圖。

光場(chǎng)相機(jī)是因?yàn)樵谄胀ㄏ鄼C(jī)鏡頭(主鏡頭)焦距處加微透鏡陣列實(shí)現(xiàn)記錄光線的，然后根據(jù)記錄的光線實(shí)現(xiàn)重聚焦的。

那么是如何記錄光線的呢，我覺(jué)得這個(gè)可能是很多人想要了結(jié)的問(wèn)題，下面再次上圖，如圖(1所示，微透鏡s位于主鏡頭u的焦距處，傳感器位于微透鏡s的焦距處 (這個(gè)其實(shí)也很重要的，Ren Ng在他的論文中也說(shuō)啦，下面會(huì)簡(jiǎn)單的介紹)。

注意：由于微透鏡的焦距遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主透鏡的焦距，因此主透鏡可以看做位于微透鏡鏡的無(wú)窮遠(yuǎn)處。

從而可以認(rèn)為主透鏡u上的深綠豎條區(qū)域經(jīng)過(guò)某個(gè)微透鏡后正好聚焦在微透鏡后的某一個(gè)像素上。

又由于微透鏡是主透鏡的幾百分之一，那么近似于采樣的理解，可以認(rèn)為這一個(gè)像素就是藍(lán)色的線內(nèi)部所有光線的一個(gè)采樣。

通過(guò)這種方式就記錄了相機(jī)內(nèi)部的一條光線;同理，其他像素也都對(duì)應(yīng)一條光線(這樣就是為什么Lytro一代記錄了1100萬(wàn)條光線，而二代記錄了4000萬(wàn)條光線)。

夜已深了，既然說(shuō)了，我就說(shuō)完吧，上面圖(1)說(shuō)明了光場(chǎng)相機(jī)如何記錄一條光線，但是可能還是不夠清楚，索性再上兩幅圖，如圖(2)所示，此刻的某個(gè)微透鏡是不是很像傳統(tǒng)相機(jī)的主透鏡了。

而主透鏡是不是就相當(dāng)于位于無(wú)窮遠(yuǎn)的場(chǎng)景了(這些都說(shuō)廢話)，回歸正題，大家是不是發(fā)現(xiàn)了。

由于主透鏡、微透鏡陣列、傳感器三者的位置關(guān)系，每個(gè)微透鏡后面的像素可以看做是該像素鏡像到主透鏡區(qū)域的過(guò)來(lái)的光線的采樣。

下面再看圖(3)，有完沒(méi)完啦，手機(jī)黨一定要淚奔啦，好吧，在此致以誠(chéng)摯的歉意。OK，繼續(xù)，

其實(shí)此刻拿出圖(3)是為了說(shuō)明一個(gè)前面沒(méi)有講到的問(wèn)題，前面只說(shuō)一個(gè)了一個(gè)像素記錄了一條光線，而沒(méi)有談到光線的方向信息。

其實(shí)很簡(jiǎn)單，由于每個(gè)像素的位置是固定的，每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的微透鏡的位置也是固定的，由于光線的直線傳播，很容易得出光線的方向信息。

好吧，再通俗一點(diǎn)：以圖(2)和圖(3)為例，假設(shè)主透鏡后面有4個(gè)微透鏡，每個(gè)微透鏡后面有8個(gè)傳感器(為了各種方便，此處都已平面空間為例，立體空間可以以此類推)。

圖(2)中的紅色傳感器對(duì)應(yīng)圖(2)中主透鏡的紅色區(qū)域，如果說(shuō)這個(gè)微透鏡的坐標(biāo)為s1(定值)，而紅色區(qū)域的坐標(biāo)為7。

那么紅色傳感器記錄的這條光線就可以表示為：L(7, s)，圖(2)中的光線就為L(zhǎng)(u, s1)，而圖(3)中的這些光線就為L(zhǎng)(4,s)。所有的光線就對(duì)應(yīng)L(u, s)。