光场相机R11

一、光场相机R11概述：

RaytrixGmbH公司创建于2008年，其光场相机技术处于地位，是全球的工业级光场相机。现凌云与Raytrix达成了战略合作关系，成为Raytrix全线产品的代理商，并可进行从五百万到七千万像素的产品定制。

光场相机在结构原理和成像结果与普通相机有很大的不同，一次拍摄即可捕获视场范围内所有光矢量信息(如灰度、颜色、空间位置、尺寸等)。通过后期的重聚焦可获得不同景深的图像信息，以及景物的深度信息。

而这项技术的关键在于Raytrix在主镜头与图像传感器间加了*的微透镜阵列，如下图所示，光场相机则是物体透过主镜头后由微透镜重新聚焦成像，从而不同位置的微透镜可采集到像素点完整的图像信息和位置信息。

二、光场相机R11技术原理：

光线在自由空间中的传播是可以用两个平面、四个坐标(四维量，学术上称为光场)来表示的，而成像过程是对这个四维光场进行了一个二维积分，从而得到了二维图像。光场相机可采集空间中任意点发出的任意方向的光，相当于直接记录了四维光场，不同焦深的图像再做不同情况下的二维积分，得到不同物距的图像信息。

Raytrix的核心技术优势在于：

1、利用在相机的主镜头和传感器之间加入三种不同焦距的微透镜组成的阵列获取光场信息，从而很大程度上扩大了景深;

2、通过专业的软件算法对获取的图像信息进行重聚焦，从而得到高分辨率的四维光场信息。一次取景即可获得3D影像和3D景深信息，从而实现:a.具有立体视差的多视角影像;b.软件自由对焦;c.全幅对焦;d.立体深度信息。

3、专业的相机矫正与图像重建技术：Raytrix光场相机在成像过程中不仅从硬件上对光路进行了矫正，还从软件上对图像的畸变进行了矫正，它通过对标定板的两次拍摄(如图1)建立起物体的图像坐标系与物理坐标系中像素点的坐标对应关系，从而还原了物体的信息，如下图所示，矫正前图像的深度以及弧度都是有畸变的，经过矫正后能还原物体的真实信息，再经过对图像的拼接后可获得物体完整3D图像结构。

三、与立体拍摄系统的比较：

多目立体拍摄系统在取景过程中或多或少会存在一定的死角，而Raytrix光场相机的微透镜阵列能多角度采集物体信息，极大化避免死角限制，并能测量深度信息。(由于光场相机的技术优势，可替代3D激光扫描相机)。

四、产品应用：

1、机器视觉

元件检测：一次拍摄即可获得全部3D结构信息，精确测量出引脚的位置、高度以及表面的文字和瑕疵等，并可重建出元件的立体图像。

PCB检测：能准确抓取PCB板的瑕疵、缺陷信息。

显微应用：能一次拍摄采集到微小物体的表面纹理信息。

瑕疵检测：Raytrix光场相机可进行太阳能板裂缝、3D结合线、螺柱、点焊等检测。能采集比较精确的瑕疵信息。

IC引脚检测：可实现精确检测IC引脚的平面度和正位度，从而控制和提高产品的表面质量。

IC崩角检测

PCB锡球高度检测

2、科学研究

PIV：传统PIV系统通常使用四相机多角度拍摄进行流体分析，现使用Raytrix光场相机单台即可采集到粒子的3D位置信息，通过原始光场的图像可分析粒子的运动并进行粒子的轨迹追踪，从而生成三维流线，简化了传统方式的算法复杂度并更易于操作。Raytrix的光场相机能实现1s采集三次(双曝光模式)高分辨率图像，或每秒180帧的低分辨率图像。

3、生命科学

生物细胞分析：植物生长研究：传统研究植物生长速度的主要方式是靠人工测量，这会引入一定的测量误差(风力影响、人为操作误差等)且工作比较枯燥，人力成本高，相比之下应用光场相机，节约了人力成本，且测量时间和频率可控，大大提高了测量精度。

生物研究：运用光场相机能够通过一次拍摄采集到昆虫等动物的细节图像信息，方便进行生物研究，更易于生物个体外部特征的细节分析。

4、地理信息测绘：使用光场相机进行地理信息测绘更能获得图像精细的信息。

5、安防监控

人脸识别：可实现单幅采集人脸立体的纹理特征，识别率更精准。

CCTV监控

娱乐：光场相机的先采集后聚焦特点，可任意设置用户感兴趣点，非常便于对人体、服装、产品的多局部特征展现，适用于专业摄影、广告拍摄等应用。

6、3D专业摄影

3D运动摄影

3D远摄应用：可得到远近景物的清晰图像，并通过图像的3Ddepthmap得到物体的位置信息。

制作3D视频和3D显示器：利用Raytrix光场相机可进行3D视频的拍摄，并且Raytrix掌握着先进的3D裸眼显示器技术。