Kamery nowej generacji będą mogli widzieć przez ściany

A ty lubisz kamera na swoim nowym smartfonie? Może ona określać osoba na zdjęcia i nagrywać filmy w trybie slow-motion w wysokiej rozdzielczości. Ale te technologiczne przełomy — to tylko początek wielkiej rewolucji, która rozgrywa się na naszych oczach. Najnowsze badania w dziedzinie kamer odbiegają od wzrostu liczby megapikseli na rzecz scalania danych z kamer z mocy obliczeniowej. I tutaj nie jest to przetwarzanie w stylu Photoshop, kiedy na obraz nakładają się efekty i filtry, a raczej nowe podejście, gdy napływające dane w ogóle nie są podobne do obrazu. Obrazem stają się po serii obliczeniowych manipulacji, które są często związane ze skomplikowaną matematyką i modelowaniem tego, jak światło przechodzi przez scenę lub kamery.

Dodatkowy poziom komputerowego przetwarzania magicznie uwalnia nas od łańcuchów zwykłych metod wizualizacji. Pewnego dnia nam nie będą potrzebne kamery w zwykłym sensie. Zamiast tego będziemy używać światła się czujniki, które jeszcze kilka lat temu nikt nawet nie rozważał do tworzenia obrazów. I będą zdolni do niesamowitych rzeczy: widzieć przez mgłę, zaglądać do wnętrza ludzkiego ciała, a nawet widzieć przez ściany.

jedno-pikselowe kamery

Wśród ciekawych przykładów — однопиксельная kamera, która opiera się na zupełnie prosta zasada. Standardowe kamery wykorzystują wiele pikseli (małe wrażliwych elementów), aby uchwycić sceny, która oświetlona jednym źródłem światła (w większości przypadków). Ale można zrobić na odwrót: łapać informacje z wielu źródeł światła za pomocą jednego piksela.

Do tego trzeba kontrolowany źródło światła, nawet prosty projektor danych, które oświetla scenę jednym miejscu lub generuje szereg różnych wzorów. Dla każdego plamy światła lub formy można zmierzyć ilość odbitego światła i podsumować go, tworząc obraz końcowy.

Oczywiście, wada taka zdjęć polega na tym, że trzeba przekazać wiele jasnych plam lub wzorów, aby stworzyć jeden obraz (zwykły aparat zrobi to z trzaskiem migawki). Ale taka forma wizualizacji pozwoli stworzyć obraz, który kamery stworzyć nie mogą, na przykład, w długościach fali światła poza granicami widzialnego, które nie mogą łapać zwykłe wykrywacze kamer.

Te kamery można używać do tworzenia zdjęć przez mgłę lub gęsty śnieg. Lub mogą one naśladować oczy niektórych zwierząt i automatycznie zwiększać rozdzielczość obrazu (ilość szczegółów, które ujmuje) w zależności od tego, co znajduje się na scenie.

Można nawet złapać obrazu z cząstek światła, które nigdy nie komunikował się z przedmiotem, który chcemy sfotografować. W ten sposób można by wykorzystać pomysł z "quantum zaangażowanie" — dwie cząsteczki mogą być zagmatwane w taki sposób, że to, co się dzieje z jednej razu będzie odbijać się na drugiej części, nawet jeśli znajdują się one w dużej odległości od siebie. Można byłoby badać właściwości obiektów, które zmieniają się w świetle. Tak, można było zrozumieć, jak wygląda siatkówka oka w ciemności (oczywiście nie tak, jak na światło).

technologia dotyku wielokrotnego wizualizacja

Однопиксельная wizualizacja to tylko jedna z prostych innowacji, które pojawiają się w najnowszych aparatach i opierają się na tradycyjnej koncepcji tworzenia obrazu. Jednak obecnie obserwujemy wzrost zainteresowania systemów, które używają dużo informacji, podczas gdy tradycyjne metody zbierają tylko niewielką jej część.

To Właśnie tutaj możemy użyć obsługa podejścia, które obejmują wiele różnych detektorów mających na jedną scenę. Teleskop Hubble ' a był dobrym przykładem, że to działa, tworząc zdjęcia z kombinacji wielu zdjęć wykonanych na różnych długości fali. Ale dziś można kupić komercyjny wariant takiej technologii, na przykład, wcielony do aparatu Lytro, który zbiera informacje o natężeniu światła i kierunku na jednym czujniku, a następnie produkuje zdjęcia, które można перефокусировать już po zrobieniu zdjęcia.

Kamera nowej generacji, prawdopodobnie będzie podobna do kamery Light L16, który jest wyposażony w najnowsze technologie na podstawie kilkunastu różnych czujników. Ich dane są łączone za pomocą komputera, aby utworzyć 50-мегабайтовое, перефокусируемое i ponowne skalowalny obraz w profesjonalnej jakości. Sam aparat wygląda jak interpretacja kamery telefonu w stylu Picassa.

I to jeszcze pierwsze kroki do stworzenia kamer nowej generacji, które zmieniają nasz stosunek do zdjęć. Naukowcy pracują nad problemem fotografowania we mgle, przez ściany, a nawet planują zajrzeć na ciało i umysł człowieka. Wszystkie te metody polegają na łączenie obrazów z modelami, które wyjaśniają, jak światło porusza się w różnych субстанциях.

Jeszcze jeden ciekawy podejście opiera się na tym, jak sztuczna inteligencja "uczy się" rozpoznawać obiekty w danych. Metody te są inspirowane procesem uczenia się, który odbywa się w mózgu człowieka, i, najprawdopodobniej, będą odgrywać dużą rolę w przyszłych systemach wizualizacji.

Technologii z jednym фотоном i kwantowej wizualizacją również stopniowo dojrzewają — mogą robić zdjęcia w warunkach bardzo słabego oświetlenia i filmów z bardzo dużą prędkością, tryliony kl.sekundę. To wystarczy, aby usunąć nawet sam światło wpadające przez scenę.

Niektóre z tych aplikacji trzeba będzie jeszcze trochę czasu dla pełnego rozwoju, ale teraz wiemy, że fizyka pozwala nam rozwiązać te i inne problemy za pomocą inteligentnego połączenie nowych technologii i informatyki pomysłowości.