Light field camera
लाइट फील्ड कैमरा, जिसे प्लेनोप्टिक कैमरा के रूप में भी जाना जाता है, एक ऐसा कैमरा है जो एक दृश्य से निकलने वाले प्रकाश क्षेत्र के बारे में जानकारी लेता है; यानी, एक दृश्य में प्रकाश की तीव्रता, और यह भी कि प्रकाश किरणें अंतरिक्ष में किस दिशा में यात्रा कर रही हैं। यह पारंपरिक कैमरों के विपरीत है, जो विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर केवल प्रकाश की तीव्रता को रिकॉर्ड करते हैं। एक प्रकार तीव्रता, रंग और दिशात्मक जानकारी को समझने के लिए एक अन्यथा पारंपरिक छवि संवेदक के सामने रखे गए सूक्ष्म-लेंसों की एक श्रृंखला का उपयोग करता है। मल्टी-कैमरा सरणी एक अन्य प्रकार है। होलोग्राम एक प्रकार की फिल्म-आधारित प्रकाश क्षेत्र छवि है। इतिहास प्रारंभिक शोध पहला प्रकाश क्षेत्र कैमरा 1908 में गैब्रियल लिपमैन द्वारा प्रस्तावित किया गया था। उन्होंने अपनी अवधारणा को "इंटीग्रल फोटोग्राफी" कहा। लिपमैन के प्रयोगात्मक परिणामों में माइक्रोलेंस की एक नियमित सरणी के साथ उभरे हुए प्लास्टिक शीट का उपयोग करके या फोटोग्राफिक पायस की सतह में एक यादृच्छिक पैटर्न में बारीकी से पैक किए गए छोटे कांच के मोतियों को आंशिक रूप से एम्बेड करके बनाई गई अपरिष्कृत अभिन्न तस्वीरें शामिल थीं। 1992 में, एडल्सन और वांग ने एक डिज़ाइन का प्रस्ताव रखा जिसने स्टीरियो मिलान में पत्राचार की समस्या को कम कर दिया। इसे प्राप्त करने के लिए, माइक्रोलेन्स की एक श्रृंखला को कैमरे के मुख्य लेंस के फोकल प्लेन पर रखा जाता है। छवि संवेदक माइक्रोलेंस के थोड़ा पीछे स्थित है। इस तरह की छवियों का उपयोग करके, छवि भागों के विस्थापन का विश्लेषण किया जा सकता है जो फोकस में नहीं हैं और गहराई की जानकारी निकाली जा सकती है। मानक प्लेनोप्टिक कैमरा "मानक प्लेनोप्टिक कैमरा" एक गणितीय मॉडल है जिसका उपयोग शोधकर्ताओं द्वारा डिजाइनों की तुलना करने के लिए किया जाता है। परिभाषा के अनुसार इसमें माइक्रोलेन्स होते हैं जो एक संवेदक के छवि तल से एक फोकल लंबाई दूर रखे जाते हैं। 2004 में, स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय कंप्यूटर ग्राफिक्स प्रयोगशाला की एक टीम ने यह प्रदर्शित करने के लिए कि चित्रों को लेने के बाद उन्हें फिर से केंद्रित किया जा सकता है, एक 16-मेगा पिक्सेल कैमरे का उपयोग किया। इस प्रणाली में 90,000-माइक्रोलेंस सरणी का उपयोग किया गया था, जिसका रिज़ॉल्यूशन 90 किलोपिक्सल था। शोध से पता चला है कि इसकी अधिकतम आधार रेखा मुख्य लेंस प्रवेश पुतली के आकार तक सीमित है जो स्टीरियोस्कोपिक सेटअप के सापेक्ष छोटी है। इसका तात्पर्य यह है कि "मानक प्लेनोप्टिक कैमरा" निकट-सीमा अनुप्रयोगों के लिए अभिप्रेत हो सकता है क्योंकि यह दूरी पर बढ़े हुए गहराई रिज़ॉल्यूशन को प्रदर्शित करता है जिसे कैमरे के मापदंडों के आधार पर मीट्रिक रूप से भविष्यवाणी की जा सकती है। फोकस्ड प्लेनोप्टिक कैमरा लुम्सडेन और जॉर्जीव ने एक ऐसे डिजाइन का वर्णन किया जिसमें माइक्रोलेंस सरणी को मुख्य लेंस के फोकल प्लेन से पहले या पीछे रखा जा सकता है। यह संशोधन प्रकाश क्षेत्र को इस तरह से नमूना देता है जो उच्च स्थानिक संकल्प के लिए कोणीय संकल्प का व्यापार करता है। इस डिजाइन के साथ, छवियों को एक मानक प्लेनोप्टिक कैमरे से छवियों की तुलना में बहुत अधिक स्थानिक रिज़ॉल्यूशन के साथ फिर से केंद्रित किया जा सकता है। हालांकि, कम कोणीय रिज़ॉल्यूशन अलियासिंग कलाकृतियों को पेश कर सकता है। कोडित एपर्चर कैमरा एक डिजाइन जिसमें माइक्रोलेंस सरणी के बजाय कम लागत वाले मुद्रित फिल्म मास्क का उपयोग किया गया था, 2007 में प्रस्तावित किया गया था। यह डिज़ाइन क्रोमेटिक विचलन और माइक्रोलेंस सरणियों में देखे जाने वाले सीमा पिक्सेल के नुकसान को कम करता है, और अधिक स्थानिक संकल्प की अनुमति देता है। हालाँकि, मास्क-आधारित डिज़ाइन छवि संवेदक तक पहुँचने वाले प्रकाश की मात्रा को कम कर देता है, जिससे चमक कम हो जाती है। विशेषताओं में शामिल हैंः क्षेत्र की परिवर्तनीय गहराई और "रीफोकसिंग": लाइट्रो की "फोकस स्प्रेड" सुविधा एक लाइट्रो छवि के 2 आयामी प्रतिनिधित्व के क्षेत्र की गहराई (फोकस की गहराई) को एक तस्वीर लेने के बाद समायोजित करने की अनुमति देती है। एक विशेष दूरी पर फोकस सेट करने के बजाय, "फोकस स्प्रेड" एक 2डी छवि को अधिक फोकस में रखने की अनुमति देता है। कुछ मामलों में यह पूरा 2डी छवि क्षेत्र हो सकता है। उपयोगकर्ता कलात्मक प्रभावों के लिए विशेष दूरी पर 2डी छवियों को "रीफोकस" करने में भी सक्षम हैं। इलम लेंस पर ऑप्टिकल फोकस और जूम रिंग का उपयोग करके "रिफोकस-योग्य" और "फोकस स्प्रेडेबल" रेंज का चयन करने की अनुमति देता है। इलम में अलग-अलग गहराई पर लगातार 3 या 5 छवियों को कैप्चर करके रिफोकसेबल रेंज का विस्तार करने के लिए "फोकस ब्रैकेटिंग" भी है। गतिः क्योंकि तस्वीर लेने से पहले लेंस पर ध्यान केंद्रित करने की आवश्यकता कम होती है, एक लाइट फील्ड कैमरा पारंपरिक पॉइंट-एंड-शूट डिजिटल कैमरों की तुलना में अधिक तेज़ी से छवियों को पकड़ सकता है। यह खेल फोटोग्राफी में एक लाभ है, उदाहरण के लिए, जहां कई चित्र खो जाते हैं क्योंकि कैमरे का ऑटो-फोकस सिस्टम तेजी से चलने वाले विषय को सटीक रूप से ट्रैक नहीं कर सकता है। कम-प्रकाश संवेदनशीलता-प्रसंस्करण के बाद फोकस को समायोजित करने की क्षमता पारंपरिक कैमरों की तुलना में बड़े छिद्रों के उपयोग की अनुमति देती है, इस प्रकार कम-प्रकाश वातावरण में फोटोग्राफी को सक्षम करती है। 3डी दृश्यः चूंकि एक प्लेनोप्टिक कैमरा गहराई की जानकारी रिकॉर्ड करता है, इसलिए एकल प्लेनोप्टिक छवि कैप्चर से सॉफ्टवेयर में 3डी दृश्यों का निर्माण किया जा सकता है। इस मामले में 3डी दृश्य केवल स्टीरियो छवियों से अलग हैं। स्टीरियो छवियों का भी निर्माण किया जा सकता है। मेटालेन्स सरणी 2022 में, एन. आई. एस. टी. ने एक ऐसे उपकरण की घोषणा की जिसकी फोकल रेंज टू है। इस उपकरण में 39x39-तत्व टाइटेनियम डाइऑक्साइड धातु सरणी का उपयोग किया गया था। एक अलग फोकल लंबाई बनाने के लिए प्रत्येक धातु या तो दाएँ या बाएँ वृत्त का ध्रुवीकरण किया जाता है। प्रत्येक धातु आयताकार आकार की थी। प्रकाश को आयत के छोटे और लंबे किनारों के माध्यम से अलग से भेजा जाता है, जिससे छवि में दो केंद्र बिंदु उत्पन्न होते हैं। धातुओं के बीच के अंतर को एल्गोरिदमिक रूप से ठीक किया गया था। मैन्युफैक्चरर्स प्रोडक्ट्स लाइट्रो की स्थापना स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी कंप्यूटर ग्राफिक्स लेबोरेटरी के पूर्व छात्र रेन एनजी ने एक स्नातक छात्र के रूप में विकसित लाइट फील्ड कैमरे का व्यावसायीकरण करने के लिए की थी। लाइट्रो का प्रकाश क्षेत्र संवेदक तीव्रता, रंग और दिशात्मक जानकारी को महसूस करने के लिए एक अन्यथा पारंपरिक छवि संवेदक के सामने रखे गए सूक्ष्म-लेंसों की एक श्रृंखला का उपयोग करता है। सॉफ्टवेयर तब इस डेटा का उपयोग प्रदर्शन योग्य 2डी या 3डी छवियां बनाने के लिए करता है। अन्य दूरी पर बढ़े हुए रिज़ॉल्यूशन के लिए, दिए गए दूरी पर, लाइट्रो अधिकतम 2डी रिज़ॉल्यूशन का व्यापार करता है। उपयोगकर्ता किसी भी वांछित केंद्र दूरी पर लाइट्रो कैमरे की स्वामित्व वाली छवि को एक नियमित 2डी छवि फ़ाइल में परिवर्तित कर सकते हैं। इलम 2डी रिज़ॉल्यूशन की अधिकतम सीमा 2450x1634 (4 मेगापिकसल) है, 3डी प्रकाश क्षेत्र रिज़ॉल्यूशन की सीमा 40 "मेगारे" है। इसका अधिकतम 2डी रिज़ॉल्यूशन 1080x1080 पिक्सल (लगभग 1.2-1 मेगा पिक्सल) है, मार्च 2018 में लाइट्रो ने काम करना बंद कर दिया। रेट्रिक्स ने 2010 से औद्योगिक और वैज्ञानिक अनुप्रयोगों के लिए प्लेनोप्टिक कैमरों के कई मॉडल पेश किए हैं, जिसमें देखने का क्षेत्र 1 मेगा पिक्सेल से शुरू होता है। डी 'ऑप्ट्रॉन और रेबेलियन फोटोनिक्स क्रमशः सूक्ष्मदर्शी और गैस रिसाव का पता लगाने में विशेषज्ञता रखने वाले पूर्णदर्शी कैमरे प्रदान करते हैं। स्टैनफोर्ड यूनिवर्सिटी कंप्यूटर ग्राफिक्स लेबोरेटरी ने अपने लाइट फील्ड कैमरे में उपयोग किए जाने वाले माइक्रोलेन्स सरणी का उपयोग करके एक प्रोटोटाइप लाइट फील्ड माइक्रोस्कोप विकसित किया। प्रोटोटाइप एक निकॉन ग्रहण संचारित प्रकाश सूक्ष्मदर्शी/विस्तृत क्षेत्र प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शी और मानक सी. सी. डी. कैमरों के आसपास बनाया गया है। लाइट फील्ड कैप्चर एक मॉड्यूल द्वारा प्राप्त किया जाता है जिसमें एक माइक्रोलेंस सरणी और अन्य ऑप्टिकल घटक होते हैं जिन्हें ऑब्जेक्टिव लेंस और कैमरे के बीच प्रकाश पथ में रखा जाता है, जिसमें अंतिम बहु-केंद्रित छवि डीकॉन्वोल्यूशन का उपयोग करके प्रस्तुत की जाती है। एक बाद के प्रोटोटाइप ने एक प्रकाश क्षेत्र रोशनी प्रणाली को जोड़ा जिसमें एक वीडियो प्रोजेक्टर (रोशनी के कम्प्यूटेशनल नियंत्रण की अनुमति देता है) और सूक्ष्मदर्शी के रोशनी प्रकाश पथ में एक दूसरा माइक्रोलेंस सरणी शामिल है। एक प्रकाश क्षेत्र रोशनी प्रणाली को जोड़ने से अतिरिक्त प्रकार की रोशनी (जैसे तिरछी रोशनी और अर्ध-अंधेरा-क्षेत्र) और ऑप्टिकल विचलन के लिए सुधार दोनों की अनुमति दी गई। एडोब लाइट फील्ड कैमरा एक प्रोटोटाइप 100-एमपी कैमरा है जो 19 विशिष्ट रूप से कॉन्फ़िगर किए गए लेंसों का उपयोग करके फोकस में दृश्य की त्रि-आयामी तस्वीर लेता है। प्रत्येक लेंस दृश्य की एक 5.2-megapixel तस्वीर लेता है। प्रत्येक छवि को बाद में किसी भी तरह से केंद्रित किया जा सकता है। सी. ए. एफ. ए. डी. आई. एस. ला लगुना विश्वविद्यालय (स्पेन) द्वारा विकसित एक पूर्णदर्शी कैमरा है। के. ए. एफ. ए. डी. आई. एस. (स्पेनिश में) चरण-दूरी कैमरे के लिए खड़ा है, क्योंकि इसका उपयोग दूरी और ऑप्टिकल तरंग के सामने के अनुमान के लिए किया जा सकता है। एक एकल शॉट से यह अलग-अलग दूरी पर केंद्रित छवियों, गहराई मानचित्रों, ऑल-इन-फोकस छवियों और स्टीरियो जोड़े का उत्पादन कर सकता है। एक समान ऑप्टिकल डिजाइन का उपयोग खगोल भौतिकी में अनुकूली प्रकाशिकी में किया जा सकता है। मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक रिसर्च लेबोरेटरीज (एम. ई. आर. एल.) लाइट फील्ड कैमरा ऑप्टिकल हेटेरोडाइनिंग के सिद्धांत पर आधारित है और संवेदक के करीब रखी एक मुद्रित फिल्म (मास्क) का उपयोग करता है। किसी भी हाथ से पकड़े जाने वाले कैमरे को इस तकनीक का उपयोग करके सेंसर के ऊपर कम लागत वाली फिल्म डालकर लाइट फील्ड कैमरे में बदला जा सकता है। एक मास्क-आधारित डिज़ाइन रिज़ॉल्यूशन के नुकसान की समस्या से बचाता है, क्योंकि दृश्य के केंद्रित हिस्सों के लिए एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाली तस्वीर बनाई जा सकती है। पेलिकन इमेजिंग में उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए पतली बहु-कैमरा सरणी प्रणाली है। पेलिकन के सिस्टम माइक्रो-लेंस सरणी छवि संवेदक के बजाय 4 से 16 निकट दूरी वाले माइक्रो-कैमरों का उपयोग करते हैं। नोकिया ने पेलिकन इमेजिंग में 16-लेंस सरणी के साथ एक पूर्णदर्शी कैमरा प्रणाली का उत्पादन करने के लिए निवेश किया, जिसे 2014 में नोकिया स्मार्टफोन में लागू किए जाने की उम्मीद थी। पेलिकन ने पूरक कैमरों को डिजाइन करने की ओर रुख किया जो एकल सरणी कैमरों के बजाय एक उपकरण के मुख्य कैमरे में गहराई-संवेदी क्षमताओं को जोड़ते हैं। बेडफोर्डशायर विश्वविद्यालय और ए. आर. आर. आई. के बीच एक सहयोग के परिणामस्वरूप प्रकाश-क्षेत्र ज्यामिति और वास्तविक वस्तु दूरी के सत्यापन के लिए एक किरण मॉडल के साथ एक कस्टम-निर्मित प्लेनोप्टिक कैमरा बना। नवंबर 2021 में जर्मन-आधारित कंपनी K|Lens ने किकस्टार्टर पर किसी भी मानक लेंस माउंट के लिए उपलब्ध पहले लाइट फील्ड लेंस की घोषणा की। परियोजना को जनवरी 2022 में रद्द कर दिया गया था। मानक डिजिटल कैमरों के संशोधन के लिए माइक्रो-लेंस सामग्री के उपयुक्त शीट्स की तुलना में थोड़ा अधिक की आवश्यकता होती है, इसलिए कई शौकीनों ने कैमरों का उत्पादन किया है जिनकी छवियों को क्षेत्र की चुनिंदा गहराई या दिशा की जानकारी देने के लिए संसाधित किया जा सकता है। अनुप्रयोग 2017 के एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने देखा कि एक ऑनलाइन शरीर रचना मॉड्यूल में प्रकाश क्षेत्र की फोटो खींची गई छवियों को शामिल करने से विच्छेदित शवों की पारंपरिक तस्वीरों के साथ एक समान मॉड्यूल की तुलना में बेहतर सीखने के परिणाम नहीं मिले। प्लेनोप्टिक कैमरा तेजी से चलने वाली वस्तुओं की इमेजिंग के लिए अच्छे हैं जो ऑटोफोकस क्षमताओं को पीछे छोड़ देते हैं, और उन वस्तुओं की इमेजिंग के लिए जहां ऑटोफोकस व्यावहारिक नहीं है जैसे कि सुरक्षा कैमरों के साथ। प्लेनोप्टिक तकनीक पर आधारित सुरक्षा कैमरे से एक रिकॉर्डिंग का उपयोग किसी विषय के सटीक 3डी मॉडल का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। सॉफ्टवेयर लाइट्रो डेस्कटॉप लाइट्रो कैमरों द्वारा ली गई प्रकाश क्षेत्र की तस्वीरों को प्रस्तुत करने के लिए एक क्रॉस-प्लेटफ़ॉर्म अनुप्रयोग है। यह बंद स्रोत बना हुआ है और गूगल द्वारा लाइट्रो के अधिग्रहण के बाद से इसका रखरखाव नहीं किया गया है। इस बीच कई मुक्त स्रोत उपकरण जारी किए गए हैं। लाइट्रो-टाइप कैमरा प्रोसेसिंग के लिए एक मैटलैब टूल पाया जा सकता है। प्लेनोप्टीकैम एक जीयूआई-आधारित अनुप्रयोग है जो लाइट्रो और कस्टम-निर्मित प्लेनोप्टिक कैमरों को क्रॉस-प्लेटफ़ॉर्म संगतता और स्रोत कोड को ऑनलाइन उपलब्ध कराने पर विचार करता है। एंगल-सेंसिटिव पिक्सेल बोकेह कम्पाउंड आई फेम्टो-फ़ोटोग्राफ़ी इंटीग्रल इमेजिंग लाइट-इन-फ़्लाइट इमेजिंग फ़ोट फ़िनिश स्ट्रीक कैमरा स्ट्रिप फ़ोटोग्राफ़ी संदर्भ बाहरी लिंक स्टैनफ़ोर्ड के रेन एनजी द्वारा लेख (अब लाइट्रो में) सायोनारा को धुंधली तस्वीरों के लिए कहें। वायर्ड। स्टैनफोर्ड कंप्यूटर ग्राफिक्स प्रयोगशाला द्वारा फ़ोरियर स्लाइस फ़ोटोग्राफ़ी लाइट फ़ील्ड माइक्रोस्कोपी वीडियो। आई. ई. ई. ई. स्पेक्ट्रम लेख मई 2012 लाइटफील्ड फोटोग्राफी इमेजिंग में क्रांति लाती है, नमूना छवियों और संचालन के आरेखों के साथ, 2012 मई 11 www.plenoptic.info वेबसाइट को पुनर्प्राप्त किया गया जिसमें एनिमेशन के साथ पूर्णदर्शी कैमरे की व्याख्या की गई है। माइक्रोस्कोप प्रकार के अनुसार कैमरे ऑप्टिकल उपकरण