211service.com
Nowa kamera widzi za rogiem
W ciągu ostatnich kilku lat kamery jednopikselowe zaczęły rewolucjonizować dziedzinę obrazowania. Te sprzeczne z intuicją urządzenia wytwarzają obrazy o wysokiej rozdzielczości przy użyciu pojedynczego piksela do wykrywania światła. Nie potrzebują soczewek, obrazy nie mają zniekształceń, które wytwarzają soczewki, a cały obraz jest zawsze ostry. Fizycy używali ich do robienia filmów, a nawet tworzenia obrazów 3D.
A to rodzi interesujące pytanie: o ile więcej mogą te urządzenia zrobić?
Dzisiaj otrzymujemy pewnego rodzaju odpowiedź dzięki pracy Bin Bai i współpracownika z Xi'an Jiaotong University w Chinach, którzy zbudowali jednopikselowy aparat, który widzi za rogiem. Ich nowe urządzenie może fotografować obiekty nawet wtedy, gdy nie są one bezpośrednio widoczne.
Technika ta jest podobna do tej stosowanej w innych aparatach jednopikselowych. Sztuczka polega na tym, aby najpierw zrandomizować światło wykrywane przez piksel, zarejestrować wynikową intensywność światła, a następnie powtórzyć ten proces tysiące razy.
Łatwo pomyśleć, że ta randomizacja jeszcze bardziej utrudnia zadanie stworzenia obrazu, ale jest odwrotnie.
Proces randomizacji zmienia intensywność światła za każdym razem, gdy piksel je zarejestruje. Te różnice w intensywności nie są przypadkowe, ale są skorelowane ze sceną przed pikselem. Tak więc stworzenie obrazu jest po prostu kwestią przeszukiwania tych danych w celu znalezienia korelacji. A im więcej danych jest gromadzonych, tym lepszy staje się obraz.
Dzięki wielokrotnemu rejestrowaniu natężenia światła możliwe jest stworzenie obrazu o wysokiej rozdzielczości za pomocą jednego piksela.
I w ten sposób Bin i spółka wykorzystali swój aparat do zaglądania za rogi. Rozumieją przez to, że stworzyli obraz przy użyciu światła obiektu rozproszonego na ścianie. Piksel rejestruje rozproszone światło, ale nie widzi obiektu bezpośrednio.
Konfiguracja jest prosta. Zespół zaczyna od oświetlenia zabawkowego samolotu światłem z rzutnika, który wyświetla losowy wzór oświetlonych kwadratów. Ten losowy wzór zmienia się z każdą ekspozycją.
Samolot znajduje się obok białej, rozproszonej ściany, która rozprasza światło w kierunku pojedynczego piksela, który inaczej nie widzi samolotu. Ten piksel rejestruje natężenie światła ze ściany. Zespół powtarza ten proces obrazowania około 50 000 razy. Wreszcie zespół wykorzystuje algorytm eksploracji danych, aby przetworzyć wynikowy zestaw danych i stworzyć obraz pokazanego tutaj samolotu.
Wyniki są imponujące. Wszystkie wyniki pokazują, że kamera jednopikselowa może obrazować obiekt rozproszony, gdy kamera nie może bezpośrednio patrzeć na obiekt, powiedzmy Bin and co.
Samolot jest wyraźnie widoczny na obrazie, a zespół twierdzi, że dalsze ulepszenia są możliwe na przykład poprzez optymalizację algorytmu i zmniejszenie wielkości kwadratów w losowym wzorze rzutowanego światła. Kiedy rozmiar deseni plamek staje się mniejszy, rozdzielczość obrazu staje się wyższa, powiedzmy Bin and co.
Ciekawym pytaniem jest, jak szybko można wykonać 50 000 zdjęć, ponieważ nakłada to istotne ograniczenie na to, jak kamera może zobrazować poruszające się obiekty.
Chiński zespół nie sugeruje potencjalnych zastosowań urządzenia, ale nietrudno wymyślić sposoby jego wykorzystania. Kamery jednopikselowe są małe, proste w wykonaniu i tanie w budowie.
Tak czy inaczej, kamery jednopikselowe będą miały znaczący wpływ w niezbyt odległej przyszłości.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1612.07120 : Obrazowanie za rogiem za pomocą detektora pojedynczego piksela za pomocą obliczeniowego obrazowania duchów