Нова камера без об'єктива трансформує те, як вчені бачать
Камера без об'єктива
Легко думати, що камери, які використовуються для чого-небудь більш складного, ніж зйомка нерухомих зображень, повинні бути побудовані з однаково складних і дорогих компонентів, але це не завжди так. Команда дослідників з Каліфорнійського університету в Берклі вирішила довести саме це, створивши камеру без об'єктива, яка може створювати тривимірні зображення з одного 2D-зображення.
Їх камера, яка отримала назву DiffuserCam, використовує відносно дешеве і недороге обладнання, але програмне забезпечення, яке об'єднує все це, досить складне. У демонстраціях команда показала, що їх камера здатна відновлювати 3D-пікселі з 1,3-мегапіксельного зображення. Для порівняння, iPhone 7 приймає 12-мегапіксельні фотографії.
«Ми докладаємо узгоджені зусилля, щоб підтримувати апаратне забезпечення надзвичайно простим і недорогим. Хоча програмне забезпечення дуже складне, воно також може бути легко повторене або поширене, що дозволяє іншим створювати цей тип камери у дому», - сказала Лаура Уоллер, ад'юнкт-професор Каліфорнійського університету в Берклі, провідний дослідник проекту, в прес-реліз. Студенти в її лабораторії виявили, що вони можуть використовувати випадкові удари в матеріалах, таких як скотч або пластикові тримачі значків, а також стислі відчуття, щоб поліпшити можливості простої камери без втрати роздільної здатності мікролінзової матриці.
«Якщо у нас будуть найкращі алгоритми, чи можна замінити ретельно спроектовані дорогі масиви мікролінз пластиковою поверхнею з випадковим малюнком, таким як вибоїстий шматок пластика?» - сказав Уоллер.
Поліпшення інших областей
Спочатку DiffuserCam буде використовуватися для спостереження активності мікроскопічних нейронів у живих мишей. Невелика вага камери і відсутність лінз дозволяють прикріпити її до прозорого вікна в черепі миші, щоб дослідники могли зіставити поведінку тварини з тим, що відбувається в мозку. DiffuserCam, яка фінансується програмою розробки нейронної інженерної системи Агентства перспективних досліджень оборони, є частиною набагато масштабнішого проекту, метою якого є створення імплантованих нейронних інтерфейсів, які можуть коригувати зорові і слухові проблеми.
Але додатки цієї камери без об'єктиву не тільки в мозку. Уоллер пояснив, що камера може також використовуватися в автономних автомобілях, дозволяючи їм використовувати записану тривимірну інформацію, щоб краще зрозуміти масштаб свого середовища. Механічне навчання також може допомогти у використанні камери для виявлення людей і осіб, а також для визначення і категоризації об'єктів без людського введення.
Камера без об'єктива може також мати додаткові області застосування в медичному полі. За словами Уоллера, використання DiffuserCam для спостереження активності нейронів у мишей може привести до кращого розуміння сенсорного сприйняття, яке може бути використане для діагностики і лікування захворювань, що змінюють пам'ять, таких як хвороби Альцгеймера або інші психічні розлади.
«Це дуже потужний напрям для візуалізації, але вимагає від дизайнерів оптики і фізики, а також обчислювальних знань», - сказав Уоллер в прес-релізі.
Щоб отримати краще уявлення про те, які інші області знадобляться, коли справа доходить до технології обробки зображень, Центр обчислювальної візуалізації Уоллера Берклі проводить навчання вчених, щоб поліпшити свої знання в області обчислювальної візуалізації. Ці вчені також будуть зустрічатися з різними біоінженерії, фізиками та інженерами-електриками для обміну ідеями, які в кінцевому підсумку можуть побачити більше областей, що використовують апаратні засоби, такі як DiffuserCam.
Література: EurekAlert!, Optica
