【無透鏡相機高效地獲取圖像】

八方

【無透鏡相機高效地獲取圖像】

 

 

貝爾實驗室無透鏡觀景窗在行動

已由美國科學家在開發了一種新的攝像機，並不構成一個物理圖像。

雇用只是單個感應器和光圈，而不是鏡頭的一個陣列，該設備可以獲得使用比傳統攝像機更少測量現場的圖像。

根據它的發明者，它將監視行動特別好，也可採用非可見光成像如紅外、 毫米波和太赫茲波的波長為。

傳統相機使用鏡頭的影像投射在膠片或電荷耦合器件的陣列。

保羅 · 威爾和他的同事在新澤西的阿爾卡特-朗訊的貝爾實驗室做了什麼而是光的使用單個點狀感應器到已通過陣列的小光圈的亮度放置物件和感應器之間的記錄。

研究者們基本上是在時間空間中創建一個圖像，這樣使用只是一小部分在普通數碼相機中所需的尺寸做。

一次一個孔徑

光圈在陣列中的每個可獨立地打開和關閉使用一台電腦。

記錄圖像的最簡單方法是，一次打開一個孔徑測量抵達的感應器的有反彈物件，只是那光圈通過光的強度。

因此，所需測量的數量是光圈，相當於一次從針孔相機一個圖元圖像建設進程的數目。

而不是使用這個簡單的方法，該團隊使用既定被稱為壓縮傳感信號處理技術來減少需重建圖像的資料量。

威爾和他的同事通過這樣做生成偽隨機方式的打開和關閉光圈的陣列中。

而不被測量一次穿過一個孔徑的光的亮度，從所有的孔 （打開和關閉） 的結合的強度測量。

它然後生成另一個偽隨機模式和措施光轉交的等等。

Wilford 解釋了"光圈的偽隨機模式使它有可能從捕獲資訊與測量，次數減少現場"。

液晶屏光圈

團隊建造其孔徑陣列從單色液晶顯示器 (LCD) 組成透明或不透明可以作出一些 65,000 正方形。

感應器是從記錄落在它的紅、 藍、 綠色光的亮度光電感應器的單個圖元。

研究組括陣列和大小的一個小的微波爐光緊框內的感應器和一台電腦用於生成的孔徑模式和強度測量的錄音與同步，這一模式代。

這些測量資料然後被轉換成一個單獨的步驟中的圖像。

 

結果

結果研究者們映射足球，一堆書和玩具睡貓咪，和發現他們能產生合理的圖像使用四分之一隻是這些物件 （或在一個第八屆足球） 測量所需的使用的是常規的相機。

他們還映射的書在同一時間，在不同的立場中使用兩個感應器顯示出多個感應器，可以用於減少來捕獲映射或改善其決議所需的時間。

據威爾，該設備具有數目超過傳統相機的優勢。

缺席的鏡頭，他說，有可能使得它更便宜、 更輕和免費的扭曲，圖像品質在理論上只有有限的孔徑陣列的決議。

他補充稱該設備可以用於低功率的成像，因為只有一小部分資料的收集的源或沒有加工時需要來壓縮圖像。

相機會特別適合於監測，在一個場景中記錄更改，不使它的清晰的圖像，目的是在哪裡。

Wilford 添加它可能還可用於在不同波長的成像感應器在哪裡昂貴。

技術障礙

然而，團隊確認商業化及其設備之前它必須克服一些技術障礙。

最主要的一點是速度。

由工作頻率液晶顯示和感應器的回應時間的限制，一張圖片需要幾分鐘至一小時才能獲得。刺激頻率將意味著使光圈要小得多，如果能源消費將處於控制之下。

一個選項是根據威爾，是使用微機電系統 (MEMs) — — 行動裝置從微米作為小測量元件生成。

小小、 快速移動的光圈引入一個新的問題 — — 如何收集足夠的光線每個度量值來創建圖像。

在德克薩斯州萊斯大學的對手隊取得了類似的設備但已用鏡片都集中到孔徑陣列的物件從光線，然後直接到單個圖元感應器傳出的光。

Wilford 承認，提高到哪裡它可以應付的光圈速度需要製作的視頻將是"挑戰"，點他組感應器的信號雜訊比，但強調他組渴望擺脫"這一想法的創建物理映射"。

"我們面臨的一些實際問題，"他說，"但這不是通過任何手段以外今天的科技領域的"。

相機是中所述兩個預印本 （arXiv:1306.3946和arXiv:1305.7181在arXiv伺服器上).

關於作者

愛德溫 · 卡特是一個設在羅馬的科學作家

 

 

引用：http://translator.live.com/BV.aspx?ref=IE8Activity&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Fjul%2F03%2Flensless-camera-acquires-images-efficiently