Yeni lenssiz kamera: Pencere camı aynı zamanda bir kamera olabilir!
Kılavuz
Son zamanlarda, ABD'deki Utah Üniversitesi'ndeki mühendisler, sıradan bir cam parçasının veya herhangi bir şeffaf pencerenin lens haline gelmesine izin veren lenssiz bir kamera geliştirdiler.
arka fon
Sıradan bir akıllı telefonun veya dijital kameranın kamerasında, lens çok önemli bir optik cihazdır ve tam ve net bir görüntü oluşturmak için ışığı yakalamak ve faz farkını düzeltmek için kullanılan bir dizi lensden oluşur.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
Lens, görüntüleme etkisini garanti etse de daha geniş bir alanı kaplayarak, kamerayı akıllı telefonlar gibi dijital ürünlerin görünümünün en önemli parçası haline getiriyor. Bu sayede sadece görünümü etkilemekle kalmaz, aynı zamanda kolayca zarar görür. Ek olarak, lensin üretim süreci hassas ve karmaşıktır, bu nedenle lens de çok pahalıdır.
(Resim kaynağı: Apple)
Ancak "lenssiz" görüntüleme teknolojisi, lensin neden olduğu sorunları çözebilir. Öncelikle geçmişte tanıtılan birkaç vakayı gözden geçirelim:
1) Japonya, Hitachi tarafından geliştirilen "lenssiz" kamera teknolojisi Temel teknolojisi, hareli prensibine dayalı görüntüleme teknolojisidir ve görüntünün odak noktası çekimden sonra ayarlanır.
(Resim kaynağı: Hitachi)
2) California Institute of Technology tarafından geliştirilen ultra ince "Optical Phased Array", gelen ışığı işlemek ve görüntüleri yakalamak için orijinal lens grubunun yerini alıyor.
(Resim kaynağı: California Institute of Technology)
3) Singapur'daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi'ndeki bilim adamları, lenslere ve renk filtrelerine ihtiyaç duymadan net renkli görüntüler çekebilen yeni bir kamera teknolojisi türü geliştirdiler.
(Resim kaynağı: Nanyang Teknoloji Üniversitesi)
Yenilikçilik
Bugün, "lenssiz" görüntüleme teknolojisinde yenilikçi bir araştırma sonucuna bakmaya devam edelim. Bu yeni teknoloji ile, arabanızın ön camı gelecekte yoldaki nesneleri algılamak için dev bir kamera haline gelecek; veya evinizdeki her pencere camı bir güvenlik gözetleme kamerası haline gelecektir.
Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Utah Üniversitesi'ndeki mühendisler, sıradan bir cam parçasının veya herhangi bir şeffaf pencerenin lense dönüştürülmesine izin veren lenssiz bir kamera geliştirdiler.
(Fotoğraf kredisi: Dan Hixson / Utah Üniversitesi Mühendislik Fakültesi)
Optics Express'in son sayısında yayınlanan "Hesaplamalı Görüntüleme" Görerek Görülebilen "Lenssiz Kamera" başlıklı bir makale, bunları ayrıntılı olarak açıklamaktadır. Yenilikçi araştırma. Makalenin ortak yazarları arasında Utah Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü'nde yüksek lisans öğrencisi olan Ganghun Kim yer alıyor.
teknoloji
Utah Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Bölümü'nde doçent olan Rajesh Menon, tüm kameraların insanların resimleri görme ve yorumlama biçiminde geliştirildiğini vurguladı. Ancak sormak istiyor: Algoritmayı çalıştıran bilgisayarın anlayabileceği şekilde bir kamera geliştirirseniz ne olur?
Dedi ki: "Neden sıfırdan bir kamera tasarlamıyoruz ve onu insanlar için değil makineler için optimize etmiyoruz. Bu benim felsefem."
Akıllı telefon veya SLR kamera gibi sıradan bir dijital kamera merceği nesneye doğrultmazsa, görüntü pikselli bir alan (blob) gibi görünecektir. Bununla birlikte, bilgisayar programı bu alanı tanımak için uygun şekilde eğitilmişse, bu alanda hala nesneleri algılamak için yeterli dijital bilgi vardır. Görüntünün kodunu çözmek için bir algoritma oluşturabilirsiniz.
Menon ve araştırmacı ekibi, Utah Üniversitesi'nin "U" logosunun görüntüsünü ve her ikisi de LED ışıklı pano üzerinde gösterilen bir kibrit çöpü grafiğinin animasyonlu videosunu çekmek için bir dizi deney yaptı. Pleksiglas pencerenin bir tarafına kullanıma hazır, düşük maliyetli bir kamera sensörü eklenmiştir, ancak pencere camının iç tarafına yöneliktir ve ışık panosu, sensörün önüne 90 derecelik bir açıyla pencerenin önüne yerleştirilmiştir. Algoritma çalıştıran bir bilgisayar işlemcisi yardımıyla kamera sensörünün ürettiği görüntü düşük çözünürlüklü bir resim olsa da tamamen tanınabilir. Menon, bu yöntemin tam hareketli video ve renkli görüntüler de oluşturabileceğini söyledi.
Bu "şeffaf" kameranın şematik diyagramı (resim kaynağı: referans [2])
LED dizisinden deneysel sonuçlar (resim kaynağı: referans [2])
Bu işlem, pencerenin kenarına yansıtıcı bandın sarılmasını içerir. Resimdeki nesneden gelen ışığın çoğu camdan geçer, ancak ışığın sadece yaklaşık% 1'i pencereden dağılır ve kamera sensörüne girer ve daha sonra görüntüyü çözmek için bilgisayar algoritmaları kullanılabilir.
değer
Oluşturulan görüntü Pulitzer Ödülü'nü kazanamasa da sürücüsüz araçlar için engellerden kaçınma sensörleri gibi uygulamalar için yeterince iyi. Ancak Menon, daha güçlü kamera sensörlerinin daha yüksek çözünürlüklü görüntüler oluşturabileceğini söyledi.
"Lenssiz" kameraların uygulama olanakları çok geniştir. Örneğin, bir ev inşa ederken, evde güvenlik gözetleme kameraları kurmak için pencereleri lens olarak kullanın; ayrıca, ağırlıklarını azaltmak için artırılmış gerçeklik gözlükleri için de kullanılabilir. Mevcut artırılmış gerçeklik gözlüklerinde, kameranın pozisyonunu takip etmek için kullanıcının gözlerine doğrultulması gerekir. Ancak bu teknoloji sayesinde, kamera lensin yan tarafına yerleştirilebilir ve böylece boyutu küçültülebilir; arabanın ön camının kenarına, daha fazla bilgi yakalamak için bu tür birden fazla kamera da kurabilirsiniz; ayrıca, bu teknoloji de Retina ve diğer biyolojik tarayıcılarda kullanılabilir ve genellikle göze yönelik kameraları vardır.
Menon, "Bu evrensel bir çözüm değil, ancak görüntüleme sistemleri hakkında düşünmenin ilginç bir yolunu açıyor" dedi.
gelecek
Gelecekte Meno ve ekibi, üç boyutlu görüntüler, daha yüksek renk çözünürlüğü ve sıradan ev ışıkları altında nesnelerin çekilmesi dahil olmak üzere bu sistemi daha da geliştirecek. Şu anki deneyleri arasında ışık panellerinden kendinden ışıklı görüntülerin fotoğraflarını çekiyor.
Anahtar kelime
Lens, bilgisayar, sürücüsüz, kamera, artırılmış gerçeklik
Referans
[1] https://unews.utah.edu/picture-this-camera-with-no-lens/
[2] Ganghun Kim, Rajesh Menon. Hesaplamalı görüntüleme, `` şeffaf '' lenssiz kamera sağlar . Optics Express, 2018; 26 (18): 22826 DOI: 10.1364 / OE.26.022826
