Lichtfeldkameras

Lichtfeldkameras, auch plenoptische Kameras genannt, erfassen das Lichtfeld einer Szene statt nur die Helligkeit jedes Pixels. Dadurch lassen sich nachträglich Fokus, Perspektive und Tiefeninformationen rekonstruieren, oft ohne weitere Aufnahmen.

Technisch verwenden sie eine Mikro-Linsen-Anordnung zwischen Objektiv und Sensor. Das Hauptbild wird durch das Objektiv auf den Sensor projiziert, während zahlreiche Mikro-Linsen subtile Teilaufnahmen erzeugen, die die Richtung der einfallenden Strahlen kodieren. Das Ergebnis ist ein vierdimensionales Lichtfeld.

Es gibt verschiedene Architekturen, insbesondere unfokussierte und fokussierte plenoptische Kameras. Unfokussierte Systeme liefern mehr Richtungsinformationen auf Kosten der räumlichen Auflösung, fokussierte Systeme erhöhen die Auflösung, schränken aber die Richtungsinformationen ein.

Mögliche Anwendungen umfassen Nachfokussierung, Tiefen- und 3D-Rekonstruktion sowie Rendering aus neuen Blickwinkeln, etwa für Virtual-Reality- oder AR-Szenarien. Die Datensätze sind größer, und Rechenaufwand sowie Kosten liegen höher als bei herkömmlichen Kameras.

Historisch leiten sich Lichtfeld-Ansätze aus der plenoptischen Funktion ab. Praktische Kameras entstanden in den 2000er-Jahren, populär wurden kommerzielle Systeme wie die Lytro-Kameras ab 2011; seitdem entwickeln auch Forschungseinrichtungen und Unternehmen weitere Modelle.