Η νέα κάμερα μπορεί να δει γύρω από τις γωνίες
Τα τελευταία χρόνια, οι κάμερες με single pixel έχουν αρχίσει να φέρνουν επανάσταση στον τομέα της απεικόνισης. Αυτές οι αντιδιαισθητικές συσκευές παράγουν εικόνες υψηλής ανάλυσης χρησιμοποιώντας ένα μόνο pixel για την ανίχνευση του φωτός. Δεν χρειάζονται φακούς, οι εικόνες δεν έχουν καμία από τις παραμορφώσεις που παράγουν οι φακοί και ολόκληρη η εικόνα είναι πάντα στο επίκεντρο. Οι φυσικοί τα έχουν χρησιμοποιήσει για να κάνουν ταινίες και ακόμη και να δημιουργήσουν τρισδιάστατες εικόνες.
μας χάλασε η Ρωσία τις εκλογές
Και αυτό εγείρει ένα ενδιαφέρον ερώτημα: πόσα περισσότερα μπορούν να κάνουν αυτές οι συσκευές;
Σήμερα λαμβάνουμε μια κάπως απάντηση χάρη στη δουλειά του Bin Bai και του συνεργάτη του στο Πανεπιστήμιο Xi'an Jiaotong στην Κίνα, οι οποίοι έχουν κατασκευάσει μια κάμερα ενός εικονοστοιχείου που μπορεί να δει γύρω από τις γωνίες. Η νέα τους συσκευή μπορεί να φωτογραφίζει αντικείμενα ακόμα και όταν δεν είναι σε άμεση θέα.
Η τεχνική είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται με άλλες κάμερες single pixel. Το κόλπο είναι πρώτα να τυχαιοποιήσετε το φως που ανιχνεύει το pixel, να καταγράψετε την προκύπτουσα ένταση φωτός και, στη συνέχεια, να επαναλάβετε αυτήν τη διαδικασία χιλιάδες φορές.
Είναι εύκολο να σκεφτεί κανείς ότι αυτή η τυχαιοποίηση κάνει ακόμα πιο δύσκολο το έργο της δημιουργίας μιας εικόνας, αλλά ισχύει το αντίστροφο.
Η διαδικασία τυχαιοποίησης αλλάζει την ένταση του φωτός κάθε φορά που το εικονοστοιχείο το καταγράφει. Αυτές οι διαφορές στην ένταση δεν είναι τυχαίες, αλλά αντιθέτως συσχετίζονται με τη σκηνή μπροστά από το pixel. Έτσι, η παραγωγή μιας εικόνας είναι απλώς ένα ζήτημα εξόρυξης αυτών των δεδομένων για να βρεθεί η συσχέτιση. Και όσο περισσότερα δεδομένα συλλέγονται, τόσο καλύτερη γίνεται η εικόνα.
Έτσι, καταγράφοντας την ένταση του φωτός πολλές φορές, είναι δυνατό να δημιουργήσετε μια εικόνα υψηλής ανάλυσης με ένα μόνο pixel.
Και αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο ο Bin και ο συνεργάτης έχουν χρησιμοποιήσει την κάμερά τους για να κοιτάζουν τις στρογγυλές γωνίες. Αυτό που εννοούν με αυτό είναι ότι έχουν δημιουργήσει μια εικόνα χρησιμοποιώντας το φως από ένα αντικείμενο που είναι διασκορπισμένο από έναν τοίχο. Το εικονοστοιχείο καταγράφει το διάσπαρτο φως αλλά δεν μπορεί να δει απευθείας το αντικείμενο.
Η ρύθμιση είναι απλή. Η ομάδα ξεκινά φωτίζοντας ένα παιχνίδι-αεροπλάνο με φως από μια δέσμη που προβάλλει ένα τυχαίο σχέδιο φωτιζόμενων τετραγώνων. Αυτό το τυχαίο μοτίβο αλλάζει με κάθε έκθεση.
Το αεροπλάνο βρίσκεται δίπλα σε έναν λευκό διάχυτο τοίχο που διασκορπίζει το φως προς ένα μόνο pixel που διαφορετικά δεν μπορεί να δει το αεροπλάνο. Αυτό το pixel καταγράφει την ένταση του φωτός από τον τοίχο. Η ομάδα επαναλαμβάνει αυτή τη διαδικασία απεικόνισης περίπου 50.000 φορές. Τέλος, η ομάδα χρησιμοποιεί έναν αλγόριθμο εξόρυξης δεδομένων για να συμπυκνώσει το προκύπτον σύνολο δεδομένων και να δημιουργήσει την εικόνα του επιπέδου που φαίνεται εδώ.
κβαντικός υπολογισμός και κρυπτογράφηση
Τα αποτελέσματα είναι εντυπωσιακά. Όλα τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η κάμερα ενός εικονοστοιχείου μπορεί να απεικονίσει το αντικείμενο διάχυσης όταν η κάμερα δεν μπορεί να κοιτάξει απευθείας το αντικείμενο, ας πούμε Bin and co.
Το αεροπλάνο είναι σαφώς ορατό στην εικόνα και η ομάδα λέει ότι είναι δυνατές περαιτέρω βελτιώσεις, για παράδειγμα, βελτιστοποιώντας τον αλγόριθμο και μειώνοντας το μέγεθος των τετραγώνων στο τυχαίο μοτίβο του προβαλλόμενου φωτός. Όταν το μέγεθος των μοτίβων κηλίδων γίνεται μικρότερο, η ανάλυση της εικόνας γίνεται υψηλότερη, ας πούμε Bin and co.
γιατί οι εταιρείες χρησιμοποιούν fracking
Μια ενδιαφέρουσα ερώτηση είναι πόσο γρήγορα είναι δυνατή η λήψη 50.000 εικόνων, καθώς αυτό θέτει ένα σημαντικό όριο στον τρόπο με τον οποίο η κάμερα μπορεί να απεικονίσει κινούμενα αντικείμενα.
Η κινεζική ομάδα δεν προτείνει πιθανές εφαρμογές για τη συσκευή, αλλά δεν είναι δύσκολο να σκεφτούμε τρόπους χρήσης της. Οι κάμερες ενός εικονοστοιχείου είναι μικροσκοπικές, απλές στην κατασκευή και φθηνή κατασκευή.
Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, οι κάμερες ενός εικονοστοιχείου πρόκειται να έχουν σημαντικό αντίκτυπο στο όχι και τόσο μακρινό μέλλον.
Αναφ.: arxiv.org/abs/1612.07120 : Απεικόνιση γύρω από τις γωνίες με ανιχνευτή Single Pixel από Υπολογιστική Ghost Imaging
