光場相機R11

一、光場相機R11概述：

RaytrixGmbH公司創建于2008年，其光場相機技術處于地位，是全球的工業級光場相機?，F凌云與Raytrix達成了戰略合作關系，成為Raytrix全線產品的代理商，并可進行從五百萬到七千萬像素的產品定制。

光場相機在結構原理和成像結果與普通相機有很大的不同，一次拍攝即可捕獲視場范圍內所有光矢量信息(如灰度、顏色、空間位置、尺寸等)。通過后期的重聚焦可獲得不同景深的圖像信息，以及景物的深度信息。

而這項技術的關鍵在于Raytrix在主鏡頭與圖像傳感器間加了*的微透鏡陣列，如下圖所示，光場相機則是物體透過主鏡頭后由微透鏡重新聚焦成像，從而不同位置的微透鏡可采集到像素點完整的圖像信息和位置信息。

二、光場相機R11技術原理：

光線在自由空間中的傳播是可以用兩個平面、四個坐標(四維量，學術上稱為光場)來表示的，而成像過程是對這個四維光場進行了一個二維積分，從而得到了二維圖像。光場相機可采集空間中任意點發出的任意方向的光，相當于直接記錄了四維光場，不同焦深的圖像再做不同情況下的二維積分，得到不同物距的圖像信息。

Raytrix的核心技術優勢在于：

1、利用在相機的主鏡頭和傳感器之間加入三種不同焦距的微透鏡組成的陣列獲取光場信息，從而很大程度上擴大了景深;

2、通過專業的軟件算法對獲取的圖像信息進行重聚焦，從而得到高分辨率的四維光場信息。一次取景即可獲得3D影像和3D景深信息，從而實現:a.具有立體視差的多視角影像;b.軟件自由對焦;c.全幅對焦;d.立體深度信息。

3、專業的相機矯正與圖像重建技術：Raytrix光場相機在成像過程中不僅從硬件上對光路進行了矯正，還從軟件上對圖像的畸變進行了矯正，它通過對標定板的兩次拍攝(如圖1)建立起物體的圖像坐標系與物理坐標系中像素點的坐標對應關系，從而還原了物體的信息，如下圖所示，矯正前圖像的深度以及弧度都是有畸變的，經過矯正后能還原物體的真實信息，再經過對圖像的拼接后可獲得物體完整3D圖像結構。

三、與立體拍攝系統的比較：

多目立體拍攝系統在取景過程中或多或少會存在一定的死角，而Raytrix光場相機的微透鏡陣列能多角度采集物體信息，極大化避免死角限制，并能測量深度信息。(由于光場相機的技術優勢，可替代3D激光掃描相機)。

四、產品應用：

1、機器視覺

元件檢測：一次拍攝即可獲得全部3D結構信息，精確測量出引腳的位置、高度以及表面的文字和瑕疵等，并可重建出元件的立體圖像。

PCB檢測：能準確抓取PCB板的瑕疵、缺陷信息。

顯微應用：能一次拍攝采集到微小物體的表面紋理信息。

瑕疵檢測：Raytrix光場相機可進行太陽能板裂縫、3D結合線、螺柱、點焊等檢測。能采集比較精確的瑕疵信息。

IC引腳檢測：可實現精確檢測IC引腳的平面度和正位度，從而控制和提高產品的表面質量。

IC崩角檢測

PCB錫球高度檢測

2、科學研究

PIV：傳統PIV系統通常使用四相機多角度拍攝進行流體分析，現使用Raytrix光場相機單臺即可采集到粒子的3D位置信息，通過原始光場的圖像可分析粒子的運動并進行粒子的軌跡追蹤，從而生成三維流線，簡化了傳統方式的算法復雜度并更易于操作。Raytrix的光場相機能實現1s采集三次(雙曝光模式)高分辨率圖像，或每秒180幀的低分辨率圖像。

3、生命科學

生物細胞分析：植物生長研究：傳統研究植物生長速度的主要方式是靠人工測量，這會引入一定的測量誤差(風力影響、人為操作誤差等)且工作比較枯燥，人力成本高，相比之下應用光場相機，節約了人力成本，且測量時間和頻率可控，大大提高了測量精度。

生物研究：運用光場相機能夠通過一次拍攝采集到昆蟲等動物的細節圖像信息，方便進行生物研究，更易于生物個體外部特征的細節分析。

4、地理信息測繪：使用光場相機進行地理信息測繪更能獲得圖像精細的信息。

5、安防監控

人臉識別：可實現單幅采集人臉立體的紋理特征，識別率更精準。

CCTV監控

娛樂：光場相機的先采集后聚焦特點，可任意設置用戶感興趣點，非常便于對人體、服裝、產品的多局部特征展現，適用于專業攝影、廣告拍攝等應用。

6、3D專業攝影

3D運動攝影

3D遠攝應用：可得到遠近景物的清晰圖像，并通過圖像的3Ddepthmap得到物體的位置信息。

制作3D視頻和3D顯示器：利用Raytrix光場相機可進行3D視頻的拍攝，并且Raytrix掌握著先進的3D裸眼顯示器技術。