光場(chǎng)相機(jī)：讓細(xì)節(jié)無(wú)所遁形
大家的機(jī)器里都有很多這樣的“經(jīng)典”照片，跑焦了。很多都是有紀(jì)念意義的照片，尤其是那些外出旅游不會(huì)購(gòu)物不會(huì)游泳的人來(lái)說(shuō)太“痛苦”了。多希望是這樣的：
這樣多好，海邊沒(méi)白去，回去還能做成游記給熟悉的人顯擺。
但目前無(wú)論你是手機(jī)、卡片機(jī)、單反還是攝像機(jī)，都不能解決這個(gè)問(wèn)題，如果跑焦，就只能認(rèn)命了。
上世紀(jì)90年代，美國(guó)斯坦福大學(xué)的Marc Levoy開(kāi)始進(jìn)行“全光場(chǎng)攝影”的研究。所謂光場(chǎng)就是空間每一點(diǎn)所有方向光線的總和，它不僅包括顏色、光強(qiáng)等信息，還包括光線的方向信息。光場(chǎng)可以看作是對(duì)攝影場(chǎng)景的完整描述，場(chǎng)景中任何物體的每一個(gè)角落都是一個(gè)不同的焦點(diǎn)。如果能夠把光場(chǎng)信息完整地記錄下來(lái)，就可以獲得在拍照后任意調(diào)整焦點(diǎn)的能力。先拍攝再對(duì)焦，跑焦問(wèn)題解決了。
挺好！稍等，下頁(yè)圖為斯坦福大學(xué)為設(shè)備，100臺(tái)相機(jī)，它們可以在不同角度拍攝同一個(gè)場(chǎng)景，盡可能地收集光場(chǎng)的所有信息。好是好！但，這種“大家伙”顯然不適合家用，你不能把它帶到海邊去。
二十一世紀(jì)，有一家創(chuàng)業(yè)公司Lytro，試圖把全光場(chǎng)攝影的能力放進(jìn)口袋里。這家公司的CEO和創(chuàng)始人Ren Ng博士畢業(yè)于斯坦福大學(xué)，在博士期間就與Marc Levoy一起從事全光場(chǎng)攝影的研究工作。2007年，他的以全光場(chǎng)攝影為主題的博士論文獲得了美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)最優(yōu)博士論文獎(jiǎng)，在這篇論文中，他詳細(xì)描述了家用級(jí)全光場(chǎng)數(shù)碼相機(jī)的硬件、軟件問(wèn)題及其解決方案。
大體來(lái)說(shuō)，全光場(chǎng)數(shù)碼相機(jī)和普通相機(jī)在硬件上的最大不同，在于在光電感應(yīng)器件和鏡頭之間，多了一層微型透鏡陣列（Lytro的第一個(gè)產(chǎn)品宣稱是9萬(wàn)個(gè)）。這層透鏡陣列像是昆蟲(chóng)的復(fù)眼，每個(gè)透鏡都會(huì)覆蓋幾個(gè)光電感應(yīng)像素，在這些像素上存儲(chǔ)場(chǎng)景的光線方向信息。
在軟件方面，則需要用到一些數(shù)學(xué)方法來(lái)生成具有指定焦點(diǎn)的圖片。在記錄下全部光場(chǎng)信息時(shí)，原始信息中會(huì)包含大量不同方向的光信號(hào)，它們疊加在一起，無(wú)法直接輸出成圖片。Ng提出了利用傅立葉變換把不同的信號(hào)分解開(kāi)，再根據(jù)使用者的需要重新組合的方法，這種名為“傅立葉切片攝影”的后期處理方式能夠合成出聚焦于任意一點(diǎn)的照片。
2012年，Lytro了發(fā)布下圖所示的這款 1,100萬(wàn)像素的光場(chǎng)相機(jī)，相機(jī)有8GB和16GB兩個(gè)版本，具備陽(yáng)極電鍍的鋁制外殼、f/2的大光圈鏡頭與 8倍的變焦能力，通過(guò)光場(chǎng)技術(shù)的應(yīng)用，在使用該相機(jī)拍照的時(shí)候只需要構(gòu)圖即可，不需要對(duì)焦，因?yàn)閷?duì)焦可以在拍照完成后在電腦上完成。
《福布斯》雜志稱，這是攝影術(shù)的巨大革命，甚至可能是從膠片攝影轉(zhuǎn)為數(shù)碼攝影之后最大的革命。而這類相機(jī)將成為抓拍利器：無(wú)論抓拍的照片：敕，只要在相機(jī)的焦距范圍內(nèi)，對(duì)焦點(diǎn)可以在拍完之后隨意選擇，因?yàn)橄鄼C(jī)在拍照的時(shí)候就把焦距范圍內(nèi)所有光學(xué)信息都記錄在內(nèi)了。此外，該款相機(jī)即使在弱光條件下也無(wú)需使用閃光燈即可正常拍攝。毫無(wú)疑問(wèn)，Lytro相機(jī)徹底解決了困擾攝影者的對(duì)焦問(wèn)題，該款相機(jī)能夠讓照片拍攝的成功率更高，而且通過(guò)對(duì)焦點(diǎn)的變換使得同一張照片能夠獲得多種不同效果。
假如視頻監(jiān)控上加入這樣的陣列相機(jī)，會(huì)發(fā)生什么樣的情況？
這樣的照片，多牛的智能算法都找不出來(lái)。
這樣就容易多了。另外的好處就是，其在弱光下表現(xiàn)很好，對(duì)周邊環(huán)境的配套要求就會(huì)降下來(lái)；由于其記錄的信息很多，為智能算法以及后端的大數(shù)據(jù)挖掘提供了更多有價(jià)值的參考值，各種識(shí)別準(zhǔn)確率更高，能衍生出很多有特色的業(yè)務(wù)。
當(dāng)然，要應(yīng)用上去還有很多問(wèn)題，如硬件接口、硬件成本、數(shù)據(jù)格式、存儲(chǔ)容量、計(jì)算性能等問(wèn)題，但大勢(shì)所趨，這些問(wèn)題總是有解決辦法的。（具體就不描述了）。
2013年，Nokia和高通投資了一個(gè)叫Pelican Imaging的公司，其開(kāi)發(fā)的攝像頭采用了突破性光場(chǎng)陣列式技術(shù)，內(nèi)置了16個(gè)復(fù)眼式微型感光攝像頭，具備無(wú)限景深和后期對(duì)焦能力，而且還能作為3D打印建模工具使用，具有改變傳統(tǒng)成像技術(shù)的巨大潛力。
試問(wèn)，手機(jī)上都有了，離視頻監(jiān)控還遠(yuǎn)嗎？
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