随着现代科技的迅猛发展，光场图像处理逐渐成为图像处理领域的前沿方向。
光场的概念最早可以追溯到20世纪初。光场是一种描述空间中光线分布的全新方法，用于捕捉和表示三维场景的丰富视觉信息。相较于传统数字图像，光场图像捕捉了更丰富的光线信息，包括多视角、深度和方向信息，使其能够实现后期重聚焦、视角合成、深度估计等传统数字图像难以实现的功能。同时，光场数据为高级图像处理(如遮挡处理、抗噪和光学特效模拟等)提供了更多可能性。
基于光场相机的成像技术
2005 年，美国斯坦福大学首次系统性地提出了光场相机的构想，随后成功研发出世界上首款光场相机原型（图(a)）。通过在图像传感器前部署微透镜阵列，实现了对光线方向性与强度信息的全面捕获，进而能够记录四维光场数据(图 (b))，彻底颠覆了传统相机仅局限于二维图像记录的范式，开启了光场成像技术的新纪元。
21 世纪以来，随着光场采集设备的进步和计算能力的提升，光场图像处理技术取得了显著发展，并被广泛应用于计算摄影、三维重建、虚拟现实和机器视觉等众多领域。光场图像处理技术的发展与技术创新和实际应用需求紧密相连，例如，光场相机的后期重聚焦技术使摄影师在拍摄后能够调整焦点，大大提高摄影的灵活性和创作空间；虚拟现实系统利用光场渲染方法生成更加真实的虚拟场景，提升了用户的沉浸感体验；在医学影像领域，基于光场的三维重建技术帮助医生更精确地观察和分析病变组织；在工业检测中，光场成像系统能够更准确地测量物体的几何特征，提高产品质量控制的精度。近年来，光场图像处理技术在智能手机多摄像头系统、自动驾驶视觉感知和增强现实等新兴领域展现出巨大的应用潜力，推动了相关产业的技术创新和商业化应用。
UrbanLF数据集光场图像示例
光场成像 技术可以实现对真实场景中光线位置和方向信息的捕捉及重建，其相关图像处理技术可以应用于VR、AR、摄影、智能交互等多个领域，具有广泛的应用前景。为了满足光场技术研究和应用需求，研究者构建了多种光场数据集，为 深度估计、三维重建、视角重建等任务提供支持。图为北京航空航天大学于2022年发布的UrbanLF数据集，主要用于城市场景分析的光场图像数据集。该数据集由1074个场景组成，包括Blender 软件渲染的250个仿真场景和Lytro Illum 相机拍摄的824个真实场景，存在俯视、仰视和平视三种拍摄角度。
光场图像处理是一个综合性极强的研究方向，涉及计算机视觉、计算摄影学、图像处理和计算几何等多个学科。其核心在于独特的光场相机设计和复杂的计算算法。光场相机在单次曝光中捕捉来自不同方向的光线信息，支持人们基于这些多维数据实现灵活、精确的图像处理。
《光场图像处理》系统介绍光场图像处理的基础理论、技术方法及其实际应用。由以下单位的70位专家学者共同参编：北京航空航天大学、杭州市北京航空航天大学国际创新研究院（北京航空航天大学国际创新学院）、清华大学、上海交通大学、华中科技大学、西北工业大学、国防科技大学、东北大学、北京化工大学、北京交通大学、上海大学、上海科技大学、宁波大学、杭州电子科技大学、北京信息科技大学、安庆师范大学、台州学院、澳门理工大学、新加坡国立大学、香港城市大学。这些单位在理论研究、算法开发、实验验证和应用探索等方面为本书的编写提供了坚实支撑。
点击翻页
点击翻页
点击翻页
点击翻页
光场图像处理购买
盛浩 等 著
北京: 科学出版社, 2026. 1
ISBN 978-7-03-084809-3
全书共9章，第1～3章介绍光场的基本概念及其图像采集和质量评价方法，第4～7章详细阐述基于光场的经典图像处理算法，包括光场图像深度估计、光场图像超分辨、光场图像压缩及光场图像可视化。第8章和第9章分别介绍基于光场图像的应用和用于光场图像处理技术研究的典型光场图像数据集。全书汇集了光场图像处理及其相关领域的众多科研成果和教学经验，旨在向读者介绍光场的基本理论概念、相关图像处理技术及其在众多领域的延伸与应用。
衷心感谢杭州市北京航空航天大学国际创新研究院（北京航空航天大学国际创新学院）、北京航空航天大学、上海科技大学、清华大学、虚拟现实技术与系统全国重点实验室、复杂关键软件环境全国重点实验室、智能感知与人机协同教育部重点实验室、数据科学与智能计算科教平台等对本书的大力支持。本书的出版得到了国家自然科学基金（62394332，62372023，W2431046，62125107，61861166002，61872025，62502140）、国家重点研发计划（2018YFB2100500，2021YFB2104800，2022YFF0902200）、中国博士后科学基金资助项目（2025M784287）、浙江省博士后科研项目择优资助（ZJ2025155）、杭州市北京航空航天大学国际创新研究院（北京航空航天大学国际创新学院）经费（015739201-000002，2024KQ012，2024KQ027，2024KQ068，2024KQ053，2024KQ051，2024KQ026，2024KQ087，2024KQ086，2024KQ045）等的支持。
本文摘编自《光场图像处理》（盛浩等著. 北京: 科学出版社, 2026.1）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。
(新一代人工智能理论、技术及应用丛书)购买
ISBN 978-7-03-084809-3
责任编辑：孙伯元 李 娜
本书系统介绍光场图像处理的基础理论、技术方法及其实际应用。首先，介绍光场图像处理技术的起源及发展。然后，详细阐述光场图像处理的基本概念和原理，使读者深入理解光场的理论表示和图像采集方法。接着，深入探讨光场图像深度估计、超分辨等关键技术，帮助读者掌握先进的光场图像处理技术。最后，重点介绍光场图像处理技术在虚拟现实、工业检测等领域中的实际应用，并提供相关数据集。
本书适合从事光场图像处理研究的硕士研究生、博士研究生及相关领域的科研人员阅读，也可作为光场图像处理的专业入门读物。同时，本书对希望了解光场图像处理技术的工程师和技术人员也具有重要的参考价值。
（本文编辑：刘四旦）
专业品质 学术价值
原创好读 科学品位
一起阅读科学
热门跟贴