Ingeniører udvikler computerstyret kamera uden optik, der i stedet bruger et almindeligt vindue som linse

I fremtiden, din bilforrude kan blive et kæmpe kamera, der registrerer objekter på vejen. Eller hvert vindue i et hjem kan forvandles til et sikkerhedskamera.

University of Utahs elektriske og computeringeniører har opdaget en måde at skabe et kamera uden optik, hvor en almindelig glasrude eller ethvert gennemsigtigt vindue kan blive linsen.

Deres innovation blev beskrevet i et forskningspapir, "Computational Imaging muliggør et 'See-Through'-objektivløst kamera, " offentliggjort i det nyeste nummer af Optik Express . En kopi af papiret, som var medforfatter af University of Utah, uddannet i elektrisk og computeringeniør Ganghun Kim, kan downloades her.

University of Utah elektrisk og computeringeniør lektor Rajesh Menon hævder, at alle kameraer blev udviklet med den idé, at mennesker ser på og dechifrerer billederne. Men hvad hvis, spurgte han, kunne du udvikle et kamera, der kan tolkes af en computer, der kører en algoritme?

"Hvorfor tænker vi ikke fra bunden til at designe kameraer, der er optimeret til maskiner og ikke mennesker. Det er min filosofiske pointe, " han siger.

Hvis en normal digitalkamerasensor som f.eks. en til en mobiltelefon eller et spejlreflekskamera peger mod et objekt uden en linse, det resulterer i et billede, der ligner en pixeleret klat. Men inden for den klat er der stadig nok digital information til at opdage objektet, hvis et computerprogram er korrekt trænet til at identificere det. Du laver blot en algoritme til at afkode billedet.

Gennem en række eksperimenter, Menon og hans team af forskere tog et billede af University of Utahs "U"-logo samt video af en animeret pindefigur, begge vist på en LED-lystavle. En billig, hyldekamerasensor var forbundet til siden af ​​et plexiglasvindue, men pegede ind i vinduet, mens lysbrættet var placeret foran ruden i en vinkel på 90 grader fra forsiden af ​​sensoren. Det resulterende billede fra kamerasensoren, med hjælp fra en computerprocessor, der kører algoritmen, er et billede i lav opløsning, men bestemt genkendeligt. Metoden kan også producere fuld-motion video såvel som farvebilleder, siger Menon.

Processen involverer at vikle reflekterende tape rundt om kanten af ​​vinduet. Det meste af lyset, der kommer fra objektet på billedet, passerer gennem glasset, men lige nok - omkring 1 procent - spreder sig gennem vinduet og ind i kamerasensoren til, at computeralgoritmen kan afkode billedet.

Selvom det resulterende billede ikke er nok til at vinde en Pulitzer-pris, det ville være godt nok til applikationer såsom sensorer til at undgå forhindringer til autonome biler. Men Menon siger, at mere kraftfulde kamerasensorer kan producere billeder i højere opløsning.

Ansøgninger om et objektivløst kamera kan være næsten ubegrænset. Sikkerhedskameraer kan bygges ind i et hjem under byggeriet ved at bruge vinduerne som linser. Det kunne bruges i augmented-reality-briller for at reducere deres omfang. Med de nuværende AR-briller, kameraer skal pege mod brugerens øjne for at spore deres positioner, men med denne teknologi kunne de placeres på siderne af linsen for at reducere størrelsen. En bilforrude kunne have flere kameraer langs kanterne for at fange mere information. Og teknologien kan også bruges i nethinden eller andre biometriske scannere, som typisk har kameraer rettet mod øjet.

"Det er ikke en ensartet løsning, men det åbner op for en interessant måde at tænke billedsystemer på, " siger Menon.

Herfra, Menon og hans team vil videreudvikle systemet, inklusive 3-D billeder, højere farveopløsning og fotografering af objekter i almindeligt husholdningslys. Hans nuværende eksperimenter gik ud på at tage billeder af selvoplyste billeder fra lystavlen.