太赫兹光场成像光场成像获取光场的方式（一）微透镜阵列（二）相机阵列（三）掩膜太赫兹光场成像研究光场成像调研光场成
像光场成像通过记录光辐射在传播过程中的四维位置和方向的信息，相比只记录二维的传统成像式多出2个自由度，因而在图像重建过程中，能够
获得更加丰富的图像信息.通过数字重聚技术解决特殊场合图像的失焦、背景目标过多等问题;通过合成孔径技术实现“透视”监视;在与显
微术融合后，还能得到多视角大景深显微图像，以及重建后的三维立体图.获取光场方式
（一）微透镜阵列在普通成像系统的一次像面处插入一个微透镜阵列，每个微透镜元记录的光线对应相同位置不同视角的场景图像，从而得
到一个四维光场。典型产品有：Adelson光场相机，Ng手持光场相机，Levoy光场显微镜LFM，Fife光场“芯片”，G
eorgiev的PlenopticCamera，Adobe公司的光场相机（棱镜阵列）（二）相机阵列通过
相机在空间的一定排布来同时抓取一系列视角略有差别的图像，从而重构出光场数据的方法。典型的产品：斯坦福大学128相机阵列，I
saksen的单相机扫描系统，MIT的64相机阵列，卡耐基-梅陇大学的3D-ROOM（三）淹
膜对相机的孔径做相应的处理，再重构出光场数据。优点在于掩膜是非折射元件，从后期成像质量还是硬件方面比微透镜阵列容易实现。三种获
取光场方式详解微透镜阵列微透镜指微小透镜，通常其直径为10微米到1毫米数量级。由这些微小透镜排列成的阵列称为微透镜阵列。光场
相机置一个微透镜阵列于主镜头和感光器之间，每个微透镜接收经主透镜进入的光线后，传送至感光器前，析出聚焦光线将光线信息转换，以数码方
式记下。相机内置软件操作，追踪每条光线在不同距离的影像上的落点，经数码重新对焦后，便能拍出完美照片。并且，光场相机一反传统，降低镜
头孔径大小和景深，用微透镜阵列控制额外的光线，这样可以展露每个影像的景深，然后将微小的次影像投射至感光器上，使得所有聚焦影像
周围的模糊光圈变为清晰，在不用牺牲景深及影像清晰度的前提下，保持传统相机的大孔径的优势，及增加光度、减少拍摄时间。而且与只记录二维
位置信息的传统成像相比，光场成像记录了光辐射在传播过程中的包含位置和方向的四维信息。光场的数字重聚焦技术光场相机的光学成像
系统由3部分构成:主透镜系统、微透镜阵列和光电探测器件.主透镜系统相当于传统相机的物镜，在像面处放置微透镜阵列，探测器放置在微透镜
的焦距处.成像原理：物体上一点经过主透镜系统后聚焦于微透镜阵列平面，而后经单个微透镜分散出强度和方向分量，到达探测器的不同面
元，此即该物点的光场信息。如果把微透镜看作成像器件，主透镜的主面与探测器阵列满足物象共扼关系.主透镜系统的光瞳经过单个微透镜
所成的像正好覆盖光电探测器的若干像索点.相机阵列相机阵列是一种典型的光场采集系统，其主要优势在于生成图像的等效孔径大。
这使得相机阵列光场成像的景深变化特性更为显著，即深度变化率高，与便携式光场相机相比，相机阵列光场成像具有孔径排布方式易于改变，采样
密度可控等诸多优点。相机阵列系统由多台按分布式布置的相机或摄像机组成，用于对场景光线进行采集。依据采集信号属性的不同及采集目标
场景的差异，常见相机阵列分布方式包括球型、环型、平面型。（如下图所示）相机阵列成像理论传统相机成像系统通过镜头将光线
汇聚，再由传感器进行光电转换形成图像，（如下图所示）相机阵列光场成像与传统相机成像具有较大区别，空间点不同角度光线首先由不同角
度的相机记录，然后通过光场计算过程将光线数字化聚焦形成图像。（如下图所示）相机阵列成像相机阵列优势大景深、高信噪比、视野宽阔
、增加成像系统的视角信息和视场范围在焦点选择和景深调节上有更高的自由度和灵活性用于隐藏目标的监测和跟踪适用于多层次景物的识
别和分类掩膜通过孔径分割或二维调制（即掩膜）的方式来获得光场的空间分布和传输方向的信息（获得的光场图像是一个四维的光场数据阵
列：两维空间信息和两维方向信息）。该方式特点：因为现有的阵列探测器如CCD或C
MOS，大多在可见光或红外等波段，在太赫兹波段虽然以实现，但像素少，成本高。所以利用单像素成像也具有自身的优势：如结构简单，成本低
，不需扫描，就可实现物体的二维成像，如果在三个不同方向实现单像素成像也能实现3D成像。太赫兹光场成像基于光场成像技术在太赫兹波
段对太赫兹波光场的四维位置与方向信息进行记录的成像方式。由于光场成像系统可以同时获取物体的强度信息和方向信息，则通过后期计算成像和
渲染的方法就能实现物体的3D成像。太赫兹单像素成像特点：因为现有的阵列探测器如CCD或CMOS，大多在可见光或红外等波段，在
太赫兹波段虽然能实现，但是像素少，成本高。所以利用单像素成像.单像素成像的优势：结构简单，成本低，不需扫描，就可实现物体的二维成
像，如果在三个不同方向实现单像素成像也能实现3D成像。虽然单像素成像的分辨率较低，但是如果利用一些算法，如在频域中处理，或者加载
结构光等形式也能实现相对高的成像分辨率。另外，如果利用DMD对光路进行二维调制，则可提高单像素的成像速度，接近于准实时。太赫兹
光场成像的优势1、相对于毫米波成像：成像分辨率高：波束更窄、方向性更好、增益高、不宜受干扰，可对更小目标进行精确成像带宽宽：
所含的信息量大，大多物质在太赫兹波段具有指纹谱，所以该波段含有丰富的物理和化学信息。易于小型化：由于波长更短，在完成同样功能的情
况下，器件的尺寸可以做得更小，成像系统结构也可做得更加简单、紧凑、小型和经济。2、相对于红外成像：更好的穿透性：散射小，能以很
小的衰减穿透非金属和非极性物质，如烟尘、墙壁、布料等，但是水汽强吸收体，远距离成像受限。安全性高：光子能量更小，不会造成电离损害
，能量效率更高，抗干扰能力更强3、相对于现有太赫兹3D成像成像结构简单：太赫兹相机在空间的一定排布来同时抓取一系列失焦略有
差别的图像，来重构光场数据，或可用单相机模拟相机阵列成像速度快：一次成像，先成像后聚焦，可对动态场景光场实时成像。成像质量好：
全聚焦成像，可获取更加丰富的图像信息；通过数字重聚焦可解决特殊场合图像的失焦、背景目标过多的问题；成像景深大、分辨率高、视场大；如
与合成孔径技术结合，可实现高信噪比透视检测，对隐蔽物效果更好。太赫兹光场成像的前景及应用军事（反隐身成像雷达、隐
蔽威胁成像与区域监控）、民用（安检成像监测、抗震救灾）、光场成像调研资料自作及销售微透镜公司（具体各微透镜详细参数另做简绍）
（1）THORLABS（2）上海昊量光电设备有限公司（3）长富科技有限公司（北京）相机阵列掩膜获取光场的相关研究什么
是掩膜用选定的图像、图形或物体,对待处理的图像(全部或局部)进行遮挡,来控制图像处理的区域或处理过程。用于覆盖的特定图像或物体称
为掩模或模板。光学图像处理中,掩模可以足胶片、滤光片等。数字图像处理中,掩模为二维矩阵数组,有时也用多值图像。数字图像处理中,图像
掩模主要用于：①提取感兴趣区,用预先制作的感兴趣区掩模与待处理图像相乘,得到感兴趣区图像,感兴趣区内图像值保持不变,而区外图像值都
为0。②屏蔽作用,用掩模对图像上某些区域作屏蔽,使其不参加处理或不参加处理参数的计算,或仅对屏蔽区作处理或统计。③结构特征提取,用
相似性变量或图像匹配方法检测和提取图像中与掩模相似的结构特征。④特殊形状图像的制作。''掩膜''3x3''邻域平均全是1''
3x3高斯均值滤波器''filters(0)=1:filters(1)=2:filters(2)=1''filte
rs(3)=2:filters(4)=4:filters(5)=2''filters(6)=1:filter
s(7)=2:filters(8)=1''拉普拉斯1型滤波器高通边缘检测器掩膜''filters(0)=-1:
filters(1)=0:filters(2)=-1''filters(3)=0:filters(4)=4:
filters(5)=0''filters(6)=-1:filters(7)=0:filters(8)=-1
''锐化（中锐化：filters(4)=5，高锐化：filters(4)=6）''filters(0)=0:
filters(1)=-1:filters(2)=0''filters(3)=-1:filters(4)=6:
filters(5)=-1''filters(6)=0:filters(7)=-1:filters(8)=0
''--------------------------------------------''垂直掩膜''filters(0)
=3:filters(1)=-6:filters(2)=3''filters(3)=3:filters(4)
=-6:filters(5)=3''filters(6)=3:filters(7)=-6:filters(8
)=3''水平掩膜''filters(0)=3:filters(1)=3:filters(2)=3''filt
ers(3)=-6:filters(4)=-6:filters(5)=-6''filters(6)=3:fi
lters(7)=3:filters(8)=3''对角线掩膜''filters(0)=3:filters(1)=
3:filters(2)=-6''filters(3)=3:filters(4)=-6:filters(5)
=3''filters(6)=-6:filters(7)=3:filters(8)=3''高斯滤镜5x5''f(
0)=1:f(1)=4:f(2)=6:f(3)=4:f(4)=1''f(5)=4:f(6)=
16:f(7)=24:f(8)=16:f(9)=4''f(10)=6:f(11)=24:f(12)
=36:f(13)=24:f(14)=6''f(15)=4:f(16)=16:f(17)=24:f
(18)=16:f(19)=4''f(20)=1:f(21)=4:f(22)=6:f(23)=4:
f(24)=1太赫兹相机相关资料制作销售太赫兹相机的相关公司（1）东方闪光光电科技有限公司（2）无锡奥浦顿光电子有限公司（3）上海尖丰光电技术有限公司（4）耀嘉科技有限公司目录光场表示的演变焦距不同的微透镜阵列斯坦福大学128相机阵列相机阵列图片是一次曝光获得的光场照片经过重聚焦处理的结果，(a)的焦面在前面的雕像处；(b)的焦面在中间雕像处；(C)的焦面在后面的城墙处；(d)中物体均处于聚焦范围内.每个相机都对合成图像的孔径做出一定贡献，最终相机阵列就相当于一个大孔径的“虚拟相机”。掩膜光场成像结构模型 |
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