Jaunā kamera var redzēt aiz stūriem

Dažu pēdējo gadu laikā viena pikseļa kameras ir sākušas mainīt attēlveidošanas jomu. Šīs pretintuitīvās ierīces rada augstas izšķirtspējas attēlus, izmantojot vienu pikseļu gaismas noteikšanai. Viņiem nav nepieciešami objektīvi, attēliem nav nekādu izkropļojumu, ko rada objektīvi, un viss attēls vienmēr ir fokusā. Fiziķi tos ir izmantojuši, veidojot filmas un pat 3D attēlus.

Un tas rada interesantu jautājumu: cik daudz vairāk šīs ierīces var darīt?

Šodien mēs saņemam sava veida atbildi, pateicoties Bin Bai un līdzcilvēku darbam Sjaņas Dzjaotongas universitātē Ķīnā, kuri ir izveidojuši viena pikseļa kameru, kas var redzēt ap stūriem. Viņu jaunā ierīce var fotografēt objektus pat tad, ja tie nav tiešā skatā.

Tehnika ir līdzīga tai, ko izmanto citās viena pikseļa kamerās. Viltība ir vispirms randomizēt pikseļa uztverto gaismu, reģistrēt iegūto gaismas intensitāti un pēc tam atkārtot šo procesu tūkstošiem reižu.

Ir viegli domāt, ka šī nejaušība padara attēla izveidi vēl grūtāku, taču taisnība ir otrādi.

Randomizācijas process maina gaismas intensitāti katru reizi, kad pikselis to ieraksta. Šīs intensitātes atšķirības nav nejaušas, bet gan korelē ar ainu pikseļa priekšā. Tātad attēla izveidošana ir tikai jautājums par šo datu ieguvi, lai atrastu korelāciju. Un jo vairāk datu tiek savākts, jo labāks kļūst attēls.

Tātad, daudzkārt ierakstot gaismas intensitāti, ir iespējams izveidot augstas izšķirtspējas attēlu ar vienu pikseļu.

Un tā Bins un citi ir izmantojuši savu kameru, lai aplūkotu apkārtējos stūrus. Viņi ar to domā, ka viņi ir izveidojuši attēlu, izmantojot gaismu no objekta, kas ir izkaisīts no sienas. Pikselis reģistrē izkliedēto gaismu, bet nevar tieši redzēt objektu.

Iestatīšana ir vienkārša. Komanda sāk, apgaismojot rotaļu lidmašīnu ar gaismu no staru kūļa, kas projicē nejaušu apgaismotu kvadrātu modeli. Šis nejaušais modelis mainās ar katru ekspozīciju.

Lidmašīna atrodas blakus baltai izkliedētai sienai, kas izkliedē gaismu viena pikseļa virzienā, kas citādi nevar redzēt lidmašīnu. Šis pikselis reģistrē gaismas intensitāti no sienas. Komanda atkārto šo attēlveidošanas procesu aptuveni 50 000 reižu. Visbeidzot, komanda izmanto datu ieguves algoritmu, lai apkopotu iegūto datu kopu un izveidotu šeit parādītās plaknes attēlu.

Rezultāti ir iespaidīgi. Visi rezultāti liecina, ka viena pikseļa kamera var attēlot izkliedētu objektu, ja kamera nevar tieši skatīties uz objektu, piemēram, Bin un citi.

Lidmašīna ir skaidri redzama attēlā, un komanda saka, ka ir iespējami turpmāki uzlabojumi, piemēram, optimizējot algoritmu un samazinot kvadrātu izmērus nejaušā projicētās gaismas modelī. Kad plankumu lielums kļūst mazāks, attēla izšķirtspēja kļūst augstāka, teiksim Bin un co.

Interesants jautājums ir par to, cik ātri ir iespējams uzņemt 50 000 attēlu, jo tas nosaka būtisku ierobežojumu tam, kā kamera var attēlot kustīgus objektus.

Ķīnas komanda neierosina ierīces iespējamos lietojumus, taču nav grūti iedomāties, kā to varētu izmantot. Viena pikseļa kameras ir mazas, vienkārši izgatavojamas un lētas.

Vienā vai otrā veidā viena pikseļa kamerām ir ievērojama ietekme ne pārāk tālā nākotnē.

Atsauce: arxiv.org/abs/1612.07120 : attēlveidošana ap stūriem ar viena pikseļa detektoru, izmantojot skaitļošanas spoku attēlveidošanu

paslēpties