Light Field Moment Imaging: 3D-Bilder mit Monolinse
US-Forscher haben eine Technik entwickelt, um mit einer herkömmlichen Kamera 3D-Bilder aufzunehmen. Eine Software berechnet aus zwei unterschiedlich fokussierten Aufnahmen eine 3D-Ansicht.
Räumliches Sehen funktioniert durch die Überlagerung von zwei Bildern. Um 3D-Bilder aufzunehmen, bedarf es daher normalerweise einer Kamera mit zwei Linsen. US-Wissenschaftler haben eine Methode entwickelt, um 3D-Bilder mit einer Kamera mit nur einer Linse aufzunehmen.
Die Räumlichkeit entsteht, indem die Bilder aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommen werden. Das simulieren die Forscher um Kenneth Crozier von der Harvard-Universität in Cambridge im US-Bundesstaat Massachusetts mit Hilfe von Software, die die Lichtstrahlen analysiert, die in die Kamera fallen.
"Das Licht, das auf jedem Pixel ankommt, fällt in einem bestimmten Winkel ein und enthält wichtige Informationen", erklärt Crozier. In der letzten Zeit seien Techniken wie Anordnungen von Mikrolinsen entwickelt worden, die die Lichteinfallrichtung aufzeichneten. Dadurch ergäben sich neue Möglichkeiten, wie sie etwa die Lichtfeldkamera Lytro biete: Damit könne ein Foto geschossen und erst später scharf gestellt werden.
3D ohne Hardware
"Das ist toll", sagt Crozier. "Aber wir haben uns gefragt, ob wir eine solche Funktion mit einer herkömmlichen Kamera nicht ohne zusätzliche Hardware hinbekommen." Light Field Moment Imaging (LMI) nennen die Harvard-Forscher die Technik, die sie in der Fachzeitschrift Optics Letter beschreiben. Auch dabei werden zwei Bilder aufgenommen. Sie unterscheiden sich allerdings nicht in der Perspektive, sondern in dem Punkt, auf den fokussiert wird.
Der Unterschied ist zwar klein. Dennoch reicht er aus, so dass die Software ein neues Bild errechnen kann - gerade so, als sei die Kamera verschoben worden. Die beiden Bilder werden dann zu einer Animation montiert. Das ermögliche es, das 3D-Bild ohne aufwendige Technik wie einer 3D-Brille zu betrachten, erklären die Forscher.
Offenblende
Damit der Effekt wirksam wird, muss die Blende der Kamera möglichst weit geöffnet sein. Nur dann fällt das Licht aus so verschiedenen Winkeln ein, dass die Unterschiede zwischen den beiden Bildern erkennbar sind. Auch sollte die Kamera groß genug sein: Der Versuch von Croziers Kollege Antony Orth, mit der Kamera seines Smartphones ein 3D-Bild zu schießen, schlug fehl.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet für LMI ist die Biologie: Damit sollen sich einfach 3D-Bilder von durchscheinenden Materialien wie Gewebe anfertigen lassen. Allerdings soll die Technik nicht nur auf den Einsatz im wissenschaftlichen Bereich beschränkt sein. Amateurfotografen könnten sie ebenso nutzen wie die Produzenten von 3D-Filmen.
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