Max Home IndustryВычислительная фотография более или менее уничтожила классический подход к фотографии. Но камера без объектива — наверняка какая-то шутка?
Система визуализации может работать без объектива — подумайте о камере с отверстием для булавки, но для практической визуализации вам нужен объектив, и это делает камеру более громоздкой, чем может быть желательно. Это правда, что переход на цифровые камеры с их крошечными датчиками сократил расстояние, на котором объектив должен находиться от датчика. Вам вполне может понадобиться объектив, который торчит в нескольких дюймах от корпуса DLSR, но камеры смартфонов обходятся гораздо меньшими и более плоскими системами объективов.
Но что, если бы вы могли вообще избавиться от линзы?
Это то, к чему стремится FlatCam, проект Райса и Карнеги-Меллона. Проблема с камерой-обскурой заключается в том, что весь свет, формирующий изображение, должен проходить через одно маленькое отверстие, в результате чего оно не очень чувствительно. Объектив увеличивает мощность сбора света, но он громоздкий и, как правило, должен быть установлен на хорошем расстоянии от датчика. Решение заключается в эффективном использовании набора крошечных отверстий, расположенных на разных частях датчика. Это увеличивает мощность сбора света, но естественным образом не формирует изображение.
Способ заставить его работать-это поместить закодированную маску на датчик. Входным сигналом для каждого сенсорного элемента является известная комбинация света, поступающего из разных частей сцены. Как известно, выходы датчиков могут быть расшифрованы с помощью линейной алгебры для получения изображения.
Цитата из газеты:
Свет от сцены дифрагируется элементами маски таким образом, что свет от каждого местоположения сцены отбрасывает уникальную тень маски на датчик, и это отображение может быть представлено с помощью линейного оператора. Затем вычислительный алгоритм инвертирует этот линейный оператор, чтобы восстановить исходное распределение света сцены по измерениям датчика.
Ключевые проблемы заключаются в разработке наилучшей маски для использования и в том, как разместить ее как можно ближе к матрице датчиков. Подходы с кодированной апертурой использовались в особых ситуациях, когда линзы не столь эффективны, например при рентгеновской и гамма-визуализации. Эта способность работать с диапазоном частот также характерна для Flatcam, и команда использовала ту же технику для создания видимого света и инфракрасной камеры.
Для световой камеры маску помещали поверх защитной стеклянной пластины с шагом 0,5 мм. Это создает элемент камеры, который не намного толще, чем основной датчик. Хотя датчик был 1086×1086, маска была напечатана только с точностью, которая дает разрешение 512×512. ИК — камера была немного толще на 5 мм, опять же из-за защитного корпуса.
Вы можете видеть, что система работает в пределах разрешения маски, но она все еще нуждается в некоторой работе, чтобы заменить, скажем, камеру телефона. Исследователи предполагают, что Flatcam можно использовать в одежде или, что более важно, в обоях.
Рассмотрим этот шпионский сценарий — вы осматриваете комнату в поисках скрытых камер, но замечаете ли вы цветное пятно на обоях. Это не линза. Однако теперь отсутствие объектива не означает отсутствие камеры.
Есть некоторые недостатки, например, подача в реальном времени невозможна, потому что вам нужно выполнить некоторую обработку данных по пути.