工程師開發(fā)沒有光學器件的計算機化攝像機

將來，您的汽車擋風玻璃可能會變成一個巨大的攝像頭，感應道路上的物體。或者家中的每個窗口都可以變成安全攝像頭。

猶他大學的電氣和計算機工程師已經發(fā)現了一種創(chuàng)建無光學相機的方法，其中常規(guī)玻璃窗或任何透視窗可以成為鏡頭。

他們的創(chuàng)新在一篇研究論文中有詳細描述，“計算成像能夠實現'透視'無透鏡相機”，發(fā)表在最新一期的Optics Express上。該論文的副本由猶他大學電氣和計算機工程專業(yè)畢業(yè)生Ganghun Kim共同撰寫，可在此處下載。

猶他大學電氣和計算機工程副教授Rajesh Menon認為，所有相機的開發(fā)都是為了讓人類看到并破譯圖片。但是，如果，他問，你可以開發(fā)一種可以由運行算法的計算機解釋的相機嗎?

“為什么我們不從頭開始思考設計針對機器而非人類優(yōu)化的相機。這是我的哲學觀點，”他說。

如果諸如用于移動電話或SLR相機的普通數碼相機傳感器指向沒有鏡頭的物體，則其產生看起來像像素化斑點的圖像。但是在該blob內仍然有足夠的數字信息來檢測對象，如果計算機程序經過適當的訓練來識別它。您只需創(chuàng)建一個算法來解碼圖像。

通過一系列實驗，梅農和他的研究團隊拍攝了猶他大學的“U”標志以及動畫棒圖的視頻，兩者都顯示在LED燈板上。一個便宜的，現成的相機傳感器連接到有機玻璃窗口的側面，但指向窗口，而燈板位于窗格前方，與傳感器的前部成90度角。在運行算法的計算機處理器的幫助下，來自相機傳感器的結果圖像是低分辨率圖像，但是可以識別。Menon說，該方法還可以生成全動態(tài)視頻和彩色圖像。

該過程涉及將反射帶纏繞在窗戶的邊緣周圍。來自圖像中物體的大部分光線穿過玻璃，但只有1%左右 - 通過窗口散射到相機傳感器中，以便計算機算法對圖像進行解碼。

雖然拍攝的照片不足以贏得普利策獎，但它對于自動駕駛汽車的避障傳感器等應用來說已經足夠了。但是Menon說更強大的相機傳感器可以產生更高分辨率的圖像。

無鏡頭相機的應用幾乎是無限的。通過使用窗戶作為鏡頭，安全攝像機可以在建造期間內置于家中。它可以用于增強現實護目鏡，以減少其體積。使用當前的AR眼鏡，相機必須指向用戶的眼睛以便跟蹤它們的位置，但是利用這種技術，它們可以定位在鏡頭的側面以減小尺寸。汽車擋風玻璃沿邊緣可以有多個攝像頭以捕獲更多信息。該技術還可用于視網膜或其他生物識別掃描儀，這些掃描儀通常具有指向眼睛的相機。

“這不是一個萬能的解決方案，但它開辟了一種思考成像系統(tǒng)的有趣方式，”梅農說。

從這里開始，Menon和他的團隊將進一步開發(fā)該系統(tǒng)，包括三維圖像，更高的色彩分辨率和常規(guī)家庭照明中的拍攝對象。他目前的實驗涉及從燈板拍攝自發(fā)光圖像。