2024年4月30日发(作者：权清宁)

光场相机成像原理

光场相机是一种新型的数字图像采集设备，它利用微透镜阵列和图像处理算法来

实现对景深范围内的完整图像信息的采集和重构。光场相机的成像原理相对传统

相机来说更为复杂，下面将详细介绍其成像原理。

光场相机是根据薄透镜的成像原理设计而成的，它在传感器前面加入了一层微透

镜阵列。这个阵列由许多微型透镜组成，每个透镜上都有一个单独的像素。当光

通过透镜进入相机时，透镜上的每个像素都会记录下光线的方向和强度信息。这

种方式使得光场相机能够同时捕捉到不同方向和位置的光线信息。

由于传统相机只能记录光线通过透镜中心的信息，因此它只能获得到一种方向的

光线信息，也就是只能获得到一组焦平面上的图像信息。而光场相机则能够获得

到全景深范围内相机前面的所有物体的完整信息。

在光线通过透镜进入传感器之前，会经过微透镜阵列的微透镜透镜，这些透镜会

将光线分散到不同的像素上。当光线通过透镜时，会根据入射光线的方向和强度

被分配到不同的透镜上。这样，每个像素上便记录下了该位置上的光线方向和强

度信息。

通过微透镜阵列获得的光线方向和强度信息被传感器记录下来，经过AD转换后，

得到了光场图像。光场图像则存储了光线的方向和强度等信息，通过对这些信息

的处理，便可以获取到景深范围内的完整图像信息。

对光场图像的处理一般包括两个主要步骤，分别是光线重构和景深调整。光线重

构是将光场传感器获取到的图像的不同像素上的光线方向和强度重新组合，形成

完整图像。景深调整则是通过改变焦距和孔径大小等参数来实现对焦平面的调整，

从而获得不同景深范围内的图像。

光场相机还可以通过对光场图像进行后处理，如计算机视觉算法等，来实现更多

的功能。例如，可以通过后处理提取景深信息、实现3D重建、实现实时对焦和

改变视角等。

总之，光场相机是一种基于微透镜阵列的成像设备，它通过记录光线的方向和强

度信息，并经过适当处理，实现了对景深范围内的完整图像信息的采集和重构。

这种成像原理使得光场相机在摄影、计算机视觉和虚拟现实等领域具有广阔的应

用前景。

2024年4月30日发(作者：权清宁)

光场相机成像原理

光场相机是一种新型的数字图像采集设备，它利用微透镜阵列和图像处理算法来

实现对景深范围内的完整图像信息的采集和重构。光场相机的成像原理相对传统

相机来说更为复杂，下面将详细介绍其成像原理。

光场相机是根据薄透镜的成像原理设计而成的，它在传感器前面加入了一层微透

镜阵列。这个阵列由许多微型透镜组成，每个透镜上都有一个单独的像素。当光

通过透镜进入相机时，透镜上的每个像素都会记录下光线的方向和强度信息。这

种方式使得光场相机能够同时捕捉到不同方向和位置的光线信息。

由于传统相机只能记录光线通过透镜中心的信息，因此它只能获得到一种方向的

光线信息，也就是只能获得到一组焦平面上的图像信息。而光场相机则能够获得

到全景深范围内相机前面的所有物体的完整信息。

在光线通过透镜进入传感器之前，会经过微透镜阵列的微透镜透镜，这些透镜会

将光线分散到不同的像素上。当光线通过透镜时，会根据入射光线的方向和强度

被分配到不同的透镜上。这样，每个像素上便记录下了该位置上的光线方向和强

度信息。

通过微透镜阵列获得的光线方向和强度信息被传感器记录下来，经过AD转换后，

得到了光场图像。光场图像则存储了光线的方向和强度等信息，通过对这些信息

的处理，便可以获取到景深范围内的完整图像信息。

对光场图像的处理一般包括两个主要步骤，分别是光线重构和景深调整。光线重

构是将光场传感器获取到的图像的不同像素上的光线方向和强度重新组合，形成

完整图像。景深调整则是通过改变焦距和孔径大小等参数来实现对焦平面的调整，

从而获得不同景深范围内的图像。

光场相机还可以通过对光场图像进行后处理，如计算机视觉算法等，来实现更多

的功能。例如，可以通过后处理提取景深信息、实现3D重建、实现实时对焦和

改变视角等。

总之，光场相机是一种基于微透镜阵列的成像设备，它通过记录光线的方向和强

度信息，并经过适当处理，实现了对景深范围内的完整图像信息的采集和重构。

这种成像原理使得光场相机在摄影、计算机视觉和虚拟现实等领域具有广阔的应

用前景。