Kameraer kan se gennem vægge

Du kan lide kameraet på din nye smartphone? Det kan identificere den person, der i foto og video shoot i mode, slow-motion i den højeste opløsning. Men disse teknologiske gennembrud er kun begyndelsen af en stor revolution, der udfolder sig for vores øjne. Den seneste forskning inden for kameraer er på vej væk fra at øge antallet af megapixels i favør af data fusion af kameraer med regnekraft. Og her har vi i tankerne er ikke en behandling stil i Photoshop, når overlejret på det billede, effekter og filtre, men snarere en ny tilgang, når de indgående data ikke se ud som på billedet. Billedet bliver de efter en række beregningsmæssige procedurer, som ofte involverer komplekse matematik og modellering, hvordan lyset bevæger sig gennem den scene eller kamera.

Et Ekstra niveau af datamatisk behandling magisk frigør os fra de kæder af konventionelle teknikker. En dag vil vi ikke længere har brug for et kamera i den konventionelle forstand. I stedet vil vi bruge lys detektorer, som for et par år siden ingen endnu anses for at skabe billeder. Og de vil være i stand til at fantastiske ting: at se gennem tågen, for at se ind i det menneskelige legeme, og selv se gennem vægge.

single-pixel kamera

Blandt de nysgerrige eksempler på en single-pixel kamera, som bygger på en meget simpel princip. Standard kameraer bruger mange pixels (bittesmå følsomme elementer) til at indfange motivet belyses med en lyskilde (i de fleste tilfælde). Men det kan gøre det modsatte: at opfange oplysninger fra en række kilder af lys ved hjælp af en enkelt pixel.

Du har brug for en kontrolleret lyskilde, selv en simpel data projektor, der oplyser motivet i ét sted eller spørgsmål i en række forskellige mønstre. For hver af spot-lys mønster, eller du kan måle mængden af reflekteret lys, og for at opsummere det, der skaber det endelige billede.

Naturligvis den ulempe, at en sådan fotografering er, at du er nødt til at passere mange oplyste pletter eller mønstre, for at oprette et enkelt billede (et almindeligt kamera vil gøre dette med et enkelt klik på udløseren). Men denne form for visualisering vil give dig mulighed for at skabe det billede, at kameraet ikke kan skabe, for eksempel, bølgelængder af lys uden for det synlige spektrum, og som ikke vil være i stand til at fange den ordinære detektorer af kameraer.

Disse kameraer kan bruges til at skabe billeder gennem den tætte tåge eller faldende sne. Eller de kan efterligne øje på nogle dyr og til automatisk at øge billedopløsningen (mængden af detaljer, som det fanger), afhængigt af, hvad der er på scenen.

Du Kan endda fange billeder af partikler af lys, der aldrig har interageret med det objekt, du vil fotografere. Det ville således være muligt at bruge ideen om "quantum entanglement" — to partikler kan blive viklet ind så hvad der sker med en, vil det øjeblikkeligt påvirke de øvrige partikel, selv hvis de er på stor afstand af hinanden. Det ville være muligt at studere egenskaberne af objekter, der skifter med belysning. Så ville det være muligt at forstå, hvordan nethinden i mørke (naturligvis, ikke som lys).

multi-touch-visualisering

Single-pixel imaging er bare en af de simple innovationer, der vises i de nyeste kameraer og stole på den traditionelle opfattelse af image skabelse. Dog i øjeblikket vi iagttage en stigende interesse i systemer, der bruger en masse af oplysninger, der henviser til, at traditionelle metoder indsamler kun en lille del af det.

Dette er, hvor vi kunne bruge multi-sensoriske metoder, der omfatter en bred vifte af detektorer, der tager sigte på en scene. Hubble teleskopet var et godt eksempel på, hvordan det virker, oprette snapshots fra en kombination af mange billeder, der er taget på forskellig bølgelængde. Men i dag kan du købe en kommerciel version af denne teknologi, for eksempel til udtryk i Lytro-kamera, som indsamler oplysninger om lys, intensitet og retning i en enkelt sensor, og derefter producerer billeder, der kan tilpasses efter optagelse.

Den næste generation af Kameraet, vil sandsynligvis være den samme til kamera Lys L16, der er udstyret med den nyeste teknologi baseret på mere end ti forskellige sensorer. Deres data er kombineret med en computer til at oprette en 50-behov, pereformuliruem og re-skaleret billede af professionel kvalitet. Kameraet i sig selv ser som en fortolkning af telefonens kamera, i stil med Picasso.

Og det er stadig det første skridt til at skabe kameraer til en ny generation, der vil ændre vores holdning til fotos. Forskere, som arbejder på problemet med at skyde i tågen, gennem vægge, og selv planlægger at se på kroppen og den menneskelige hjerne. Alle disse metoder bygger på en kombination af billeder med modeller, der kan forklare, hvordan lyset bevæger sig i forskellige stoffer.

En Anden interessant tilgang er baseret på, hvordan kunstig intelligens "lærer" til at genkende objekter i data. Disse metoder er inspireret af den læringsproces, der opstår i den menneskelige hjerne, og er tilbøjelige til at spille en større rolle i fremtiden billeddannende systemer.

Teknologi med en enkelt foton, og quantum imaging også gradvist modnes — de vil være i stand til at tage billeder i betingelser af utrolig dårlige lysforhold og videoer med utrolig høj hastighed, en billion billeder perandet. Dette er nok til at fjerne selv de lys, der passerer gennem den fase.

Nogle af disse applikationer vil kræve mere tid for fuld udvikling, men nu er vi ved at fysikken giver os mulighed for at løse disse og andre problemer ved hjælp af en smart kombination af nye teknologier og design og opfindsomhed.