MIT Camera Culture: Einfache, günstige Methode für Lichtfeld Fotografie mit voller Sensorauflösung

Am aktuellen Stand der Entwicklung fordert Lichtfeld Fotografie (basierend auf Mikrolinsen-Arrays) einen Kompromiss zwischen räumlichen Informationen und der Bildauflösung: Je mehr Refokus und Perspektive man z.B. mit einer Kamera aufnehmen möchte, desto mehr Sensorauflösung muss dafür geopfert werden. In der Lytro Lichtfeld Kamera nimmt ein 11 Megapixel Sensor Bilder auf, die nach der Auswertung ein Bild mit 1.1 Megapixeln ergeben – nur 10 % der Sensorauflösung schaffen es hier also in das endgültige Bild.

Wie bereits berichtet hat die MIT Camera Culture Forschungsgruppe eine neue Methode für die Aufnahme von Lichtfeldern entwickelt, die gleichzeitig günstiger und effektiver ist. In einem neuen Bericht der MIT News erklären die Forscher ihr System namens “Focii”, und zeigen, was damit möglich wird:

Im Rahmen der bevorstehenden Siggraph – der wichtigsten Konferenz zum Thema Computergrafik – werden Sie eine Publikation präsentieren, die zeigt, dass Focii ein vollständiges 20-Megapixel Multiperspektiven-3D-Bild aus einer einzelnen Aufnahme eines 20-Megapixel Sensors rekonstruieren kann.

Anstatt eines teuren Mikrolinsen-Rasters nutzt Focii ein kleines Stück Plastikfolie mit einem einzigartigen Schachbrettmuster (eine sogenannte kodierte Maske), die zwischen Sensor und Objektiv jeder beliebigen digitalen Spiegelreflexkamera eingesetzt werden kann.
Den Rest der Arbeit übernehmen ausgeklügelte Algorithmen:

Focii represents a light field as a grid of square patches; each patch, in turn, consists of a five-by-five grid of blocks. Each block represents a different perspective on a 121-pixel patch of the light field, so Focii captures 25 perspectives in all. (A conventional 3-D system, such as those used to produce 3-D movies, captures only two perspectives; with multiperspective systems, a change in viewing angle reveals new features of an object, as it does in real life.)

The key to the system is a novel way to represent the grid of patches corresponding to any given light field. In particular, Focii describes each patch as the weighted sum of a number of reference patches — or “atoms” — stored in a dictionary of roughly 5,000 patches. So instead of describing the upper left corner of a light field by specifying the individual values of all 121 pixels in each of 25 blocks, Focii simply describes it as some weighted combination of, say, atoms 796, 23 and 4,231.

Nähere Informationen gibt es hier:

• Compressive LightField Photography: Neue Methode für Hochauflösene LichtFelder in einem Bild
• Multiview 3-D photography made simple – MIT Media Relations
• Marwah K., Wetzstein G., Bando Y. & Raskar R. (2013): Compressive Light Field Photography Using Overcomplete Dictionaries And Optimized Projections, Technical Paper, ACM Siggraph 2013