隨著光場(chǎng)成像的理論不斷成熟，與實(shí)際結(jié)合，光場(chǎng)成像正逐步滲透到拍攝、動(dòng)畫渲染、安全監(jiān)視、科學(xué)儀器、攝影傳媒、立體顯示等各個(gè)領(lǐng)域，并朝著集成化、實(shí)用化、多元化的方向邁進(jìn)。本文就帶大家了解下，光場(chǎng)成像理論的發(fā)展和應(yīng)用。

　　光場(chǎng)成像的雛形可以追溯到1903年Ives發(fā)明的雙目視差顯示系統(tǒng)中運(yùn)用的針孔成像技術(shù)，通過在主透鏡的像面處放置針孔面陣列，從而使原像面處的光輻射按角度進(jìn)行重分布后記錄在光探測(cè)器上，避免了角度信息的丟失。

　　1908年，Lippman發(fā)明集成照相術(shù)(integralphotography，IP)，后來被廣泛運(yùn)用于三維全息成像。通過用微透鏡陣列代替針孔面陣列，在底片上接收到有微小差別的一系列基元圖像，消除了Ives裝置中的彌散斑。

　　Gershun在1936年提出光場(chǎng)的概念，將其定義為光輻射在空間各個(gè)位置向各個(gè)方向的傳播。他認(rèn)為，到達(dá)空間不同點(diǎn)處的光輻射量連續(xù)變化，能夠通過幾何分析進(jìn)而積分的方法來計(jì)算像面上每點(diǎn)的光輻射量。但是，由于計(jì)算量龐大，能夠進(jìn)行高次運(yùn)算的計(jì)算機(jī)尚未出現(xiàn)，所以當(dāng)時(shí)未能對(duì)其理論進(jìn)行驗(yàn)證。

　　1948年，Gabor利用2束相干光干涉記錄下物體衍射未聚焦的波前，獲得*張全息圖。如果把這張全息圖看作是包含方向和位置信息的光輻射函數(shù)，那么這其實(shí)也是一張?zhí)厥獾墓鈭?chǎng)圖像，而非傳統(tǒng)只記錄強(qiáng)度信息的二維圖像。

　　20世紀(jì)六七十年代，Okoshi、Dudnikov、Dudley、Montebello等學(xué)者對(duì)IP技術(shù)進(jìn)行了不斷的改進(jìn)，微透鏡陣列在成像方面的作用也得以凸顯。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和微透鏡制作精度的提高，Adelson于1992年將光場(chǎng)理論成功運(yùn)用到計(jì)算機(jī)視覺，并提出全光場(chǎng)理論(plenoptictheory)。

　　光場(chǎng)成像理論的進(jìn)一步完善歸功于1996年Levoy的光場(chǎng)渲染理論，他將光場(chǎng)進(jìn)行參數(shù)化表示，并提出計(jì)算成像公式。在此基礎(chǔ)上，2005年，Ng發(fā)明了*臺(tái)手持式光場(chǎng)相機(jī)，其原理簡(jiǎn)單，使用方便。2006年，Levoy將LFR理論運(yùn)用于顯微成像，并研制出光場(chǎng)顯微鏡，能夠一次曝光得到多個(gè)視角多組焦平面圖像，從而得到大景深的顯微圖片，并可進(jìn)行三維重建。

　　了解了光場(chǎng)成像理論的發(fā)展，再來了解下其實(shí)際應(yīng)用。

　　能夠?qū)σ淮纹毓夂螳@得的照片進(jìn)行數(shù)字重聚焦是光場(chǎng)成像技術(shù)很重要的一個(gè)應(yīng)用。據(jù)此原理可將失焦的圖像進(jìn)行反演，進(jìn)而重建出焦距準(zhǔn)確的目標(biāo)圖像，因而可以減少自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度。還可以進(jìn)行非合作目標(biāo)測(cè)距，具有非接觸、操作簡(jiǎn)單、多目標(biāo)同時(shí)測(cè)量，以及目標(biāo)形狀可以很復(fù)雜等優(yōu)點(diǎn)，在光電測(cè)量領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。

　　光場(chǎng)成像理論比較廣泛的應(yīng)用是光場(chǎng)成像相機(jī)，北京凌云光的R系列光場(chǎng)相機(jī)是一套基于微透鏡陣列方式的光場(chǎng)數(shù)據(jù)采集組件，它包含光場(chǎng)成像模塊、采集處理模塊，軟件插件模塊，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近多種距離的光場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與處理，滿足多種光場(chǎng)技術(shù)研究需求。

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