Durch die aktuellen Berichte über eine neue (geplante) Kamera, die das nachträgliche Fokussieren am Rechner erlaubt, habe ich mir mal angeschaut, wie das ganze überhaupt funktioniert.
Worum geht es?
Mit der Kamera nimmt man ein Bild auf und kann nachher am Computer einen Punkt wählen, auf den fokussiert werden soll. Es kann also ein Objekt im Nachhinein noch scharf und freigestellt werden. Alternativ kann das Bild auch über den gesamten Bereich scharf sein.
Wie funktioniert das?
Damit die Fokussierung im Nachhinein funktioniert, muss zusätzlich zu jedem “Lichtstrahl” neben seiner Intensität und Farbe seine Richtung gespeichert werden. Das ist kein so triviales Unterfangen. Die erste Idee, das zu bewerkstelligen, wäre vielleicht, den Lichtstrahl an zwei Punkten einzumessen. Eine Gerade im Raum ist durch zwei Punkte genau festgelegt. Leider funktioniert das für Photonen, die einzelnen Lichtquanten, nicht. Eine Messung des Photon würde es vernichten oder zumindest streuen, also in seiner Bahn ablenken. Dann könnte man keine zweite Messung machen. Außerdem sind Photoen ununterscheidbar. Das heißt, wenn man in Ebene 1 ein Photon misst, kann man in Ebene 2 nicht sagen, ob es sich tatsächlich um dasselbe Photon handelt.
Eine zweite Idee ist, für jeden Bildpunkt eine Mikrolinse zu benutzen, die den Lichtstrahl abhängig von seinem Einfallswinkel auf einen anderen Teil des Sensors wirft.
Diese Teile des Sensors dürfen sich nicht überschneiden, man muss also für jede Linse einen Teil des Sensors exklusiv reservieren. Damit reduziert sich die Auflösung der Kamera auf die Anzahl der Mikrolinsen beziehungsweise durch die Anzahl der Bildpunkte, die eine Mikrolinse auf dem Sensor reserviert bekommt. Da die Anzahl der Sensorpunkte, die eine Mikrolinse zur Verfügung hat, die Auflösung der Winkelmessung bestimmt und damit indirekt die Auflösung der Tiefeninformation. Je genauer man also später Fokussieren möchte, desto weniger Auflösung hat man im Bild. Das scheint sich auch aus den Berichtenzu bestätigen. Heise Online schreibt “Megapixel-Rekorde bricht der Prototyp zwar noch nicht, ein äußerst interessanter Ansatz ist die Light-Field-Kamera aber allemal.” und auch auf der Hersteller-Seite lassen sich bisher keine Hinweise auf die Auflösung finden.
Wikipedia beschreibt die plenoptische Kamera noch etwas genauer.
Der Ansatz funktioniert auch anders herum: Adobe entwickelt eine 100MPixel-Kamera, die aus 19 Linsen besteht, die also jeweils ein 5,2MPixel-Bild der Szene erstellen. Jedes Bild ist anders fokussiert und zusammen liefern sie die 3D-Informationen.
Anwendung
Für mich ist die Kamera uninteressant, die geringe Auflösung macht den Vorteil zunichte. Bei so kleinen Bildern sind selbst leicht defokussierte Bilder meiner DSLR noch scharf. In der Industrie werden solche Kamera anscheinend für Geräte genutzt, die Objekte erkennen müssen. Hier ist die Technik sinnvoll, da direkt ein 3D-Bild der Kamerasicht erstellt wird.
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> require 'pp'
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> pp USB.devices
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