2024年4月7日发(作者：潘清宁)
光场相机
一、 光场相机在三维重建中的优势
在现实世界中，我们周围的环境与物体都是三维的，传统相机仅仅只能把我们所观察
到的三维立体信息以平面的二维形式展现给我们，丢失了物体的深度信息。
由于传统摄像模式的固有局限性，导致了现如今基于传统相机的视觉信息采集和基于
这些信息的理解和分析都遇到了瓶颈。伴随着 1991 年美国麻省理工学院的阿德尔森
（Adelson）提出了关于成像的全光函数[10]，研究者们持续不断地致力于采用七维函数
中的若干维组合起来描述视觉信息。实际上，不难发现现阶段传统的胶片或数字图像已经
无法满足对视觉信息采集的实际应用，它们仅仅是全光函数的一个子集或切片。因此，广
大研究者们通过改变现在已有的一些成像设备，立足更快速有效地采集和恢复全光函数的
某个或者某几个维度的信息，继而催生了一门全新的学科——计算摄影学[11, 12]。而光
场相机以其在成像方面的独特优势，开辟了研究三维成像的新的领域。它完美的打破了现
有数字成像技术的局限性，能够看得见场景中被遮挡的部位，同时还能够看清场景中所看
不清的内容。伴随着计算机技术的不断发展与提高，以及微透镜阵列在此项技术方面的不
断提高，光场相机不断地被广大研究者们所追捧。在此基础上，手持式光场相机、Retrix 光
场相机、Adobe 光场相机和英特尔光场相机都在许多应用中都展示了其相比于传统相机
巨大的优势。
与二维数字图像相比，光场给我们带来了更加丰富的信息和广泛的应用。其中相对比
较典型的应用有：场景重聚焦技术、场景深度计算技术和快速多视角场景渲染技术等。场
景重聚焦技术显著地提高了我们对所拍摄图像的后处理能力，它可以让我们在图像拍摄后
重新获取聚焦在我们所需要的不同焦点的图像，现在已集成于 Lytro 光场相机。场景深度
计算技术作为光场信息潜在的一项应用技术，正是由于光场中引入了光线角度信息，使得
在图像层面上产生了同一场景中不同视角的投影，等效于计算机视觉中的立体视角，故我
们可以通过类似的方法实现场景深度信息的恢复。
目前，随着计算机技术的提高、光电技术及器件的发展和光场理论的进一步完善，光
场相机在三维立体成像这个领域中展现了自己十分强大的实力。利用光场相机有效地感知
场景深度信息也成为了一个具有广阔应用前景的研究方向。光场成像技术也随之逐步应用
到航空拍摄、动画渲染、安全监视以及立体显示等各个领域，并朝着集成化、多元化、实
用化的方向前进。
二、 光场三维成像技术研究的意义
光场三维显示可以记录或重现三维物体上各个点元朝各个方向发出的光线，准确地反
映空间物体间的相互遮挡情况，是一种新型的、富有潜力的三维显示技术。同时，由光场
三维显示衍生出的光场采集技术也给人们带来了全新的拍摄体验。因此，光场三维成像技
术具有重要的研究意义，在众多领域有着广阔的应用前景。下面就几种常见的民事、军事
应用或应用前景作简要地说明。
（1）光场拍摄和再聚焦
普通相机只能采集三维场景在某一焦距下的平面图像，一旦曝光完成就无法改变拍摄
的聚焦参数。随着数字拍摄技术的发展，光场拍摄作为一种新型的数字采集技术，能够实
现场景四维光场的采集，完整地记录光场的空间分辨率、角度分辨率和深度信息。在光场
拍摄技术的支撑下，人们可以对捕获的场景光场进行再次聚焦，实现任意焦距下的二维图
像采集。
2024年4月7日发(作者：潘清宁)
光场相机
一、 光场相机在三维重建中的优势
在现实世界中，我们周围的环境与物体都是三维的，传统相机仅仅只能把我们所观察
到的三维立体信息以平面的二维形式展现给我们，丢失了物体的深度信息。
由于传统摄像模式的固有局限性，导致了现如今基于传统相机的视觉信息采集和基于
这些信息的理解和分析都遇到了瓶颈。伴随着 1991 年美国麻省理工学院的阿德尔森
（Adelson）提出了关于成像的全光函数[10]，研究者们持续不断地致力于采用七维函数
中的若干维组合起来描述视觉信息。实际上，不难发现现阶段传统的胶片或数字图像已经
无法满足对视觉信息采集的实际应用，它们仅仅是全光函数的一个子集或切片。因此，广
大研究者们通过改变现在已有的一些成像设备，立足更快速有效地采集和恢复全光函数的
某个或者某几个维度的信息，继而催生了一门全新的学科——计算摄影学[11, 12]。而光
场相机以其在成像方面的独特优势，开辟了研究三维成像的新的领域。它完美的打破了现
有数字成像技术的局限性，能够看得见场景中被遮挡的部位，同时还能够看清场景中所看
不清的内容。伴随着计算机技术的不断发展与提高，以及微透镜阵列在此项技术方面的不
断提高，光场相机不断地被广大研究者们所追捧。在此基础上，手持式光场相机、Retrix 光
场相机、Adobe 光场相机和英特尔光场相机都在许多应用中都展示了其相比于传统相机
巨大的优势。
与二维数字图像相比，光场给我们带来了更加丰富的信息和广泛的应用。其中相对比
较典型的应用有：场景重聚焦技术、场景深度计算技术和快速多视角场景渲染技术等。场
景重聚焦技术显著地提高了我们对所拍摄图像的后处理能力，它可以让我们在图像拍摄后
重新获取聚焦在我们所需要的不同焦点的图像，现在已集成于 Lytro 光场相机。场景深度
计算技术作为光场信息潜在的一项应用技术，正是由于光场中引入了光线角度信息，使得
在图像层面上产生了同一场景中不同视角的投影，等效于计算机视觉中的立体视角，故我
们可以通过类似的方法实现场景深度信息的恢复。
目前，随着计算机技术的提高、光电技术及器件的发展和光场理论的进一步完善，光
场相机在三维立体成像这个领域中展现了自己十分强大的实力。利用光场相机有效地感知
场景深度信息也成为了一个具有广阔应用前景的研究方向。光场成像技术也随之逐步应用
到航空拍摄、动画渲染、安全监视以及立体显示等各个领域，并朝着集成化、多元化、实
用化的方向前进。
二、 光场三维成像技术研究的意义
光场三维显示可以记录或重现三维物体上各个点元朝各个方向发出的光线，准确地反
映空间物体间的相互遮挡情况，是一种新型的、富有潜力的三维显示技术。同时，由光场
三维显示衍生出的光场采集技术也给人们带来了全新的拍摄体验。因此，光场三维成像技
术具有重要的研究意义，在众多领域有着广阔的应用前景。下面就几种常见的民事、军事
应用或应用前景作简要地说明。
（1）光场拍摄和再聚焦
普通相机只能采集三维场景在某一焦距下的平面图像，一旦曝光完成就无法改变拍摄
的聚焦参数。随着数字拍摄技术的发展，光场拍摄作为一种新型的数字采集技术，能够实
现场景四维光场的采集，完整地记录光场的空间分辨率、角度分辨率和深度信息。在光场
拍摄技术的支撑下，人们可以对捕获的场景光场进行再次聚焦，实现任意焦距下的二维图
像采集。