美國哥倫比亞大學(xué)(Columbia University)計算機工程系的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新型的薄片相機，可包覆在日常生活用品表面，用于捕捉無(wú)法以1個(gè)或多個(gè)傳統相機拍攝的影像。
由哥大教授Shree K. Nayar和T.C. Chang帶領(lǐng)的研究團隊成員還包括該校研究工程師Daniel Sims、博士后研究員Yonghao Yue，他們設計并制造出一種軟性透鏡數組，能夠在薄片相機彎曲時(shí)調整其光學(xué)特性。這種光學(xué)可調的特性讓薄片相機能夠在各種變形狀態(tài)下產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)影像。
Sims預計將在今年五月于伊利諾伊州西北大學(xué)(Northwestern University)舉行的國際運算攝影會(huì )議(ICCP)上發(fā)表這項研究的最新進(jìn)展。
“當今的相機基本上是從空間中的某個(gè)單點(diǎn)來(lái)捕捉這個(gè)世界，”Nayar表示，“盡管相機產(chǎn)業(yè)已在縮小相機尺寸與提高影像質(zhì)量方面取得顯著(zhù)進(jìn)展，但我們想探索一種全然不同的成像途徑。我們認為有多種應用需要大尺寸但極薄且高度柔軟的相機。”
如果能夠以低成本(例如一卷塑料或布料)制造這樣的成像系統，就能用來(lái)包覆在各種物品上，從街上的電線(xiàn)桿到家具、汽車(chē)，甚至是衣服等，以罕見(jiàn)的視野拍攝無(wú)縫的寬角畫(huà)面。這種設計還可用于打造信用卡般大小的相機，讓拍攝者簡(jiǎn)單地透過(guò)彎曲來(lái)控制視野。
這款新的flex-cam薄片相機采用兩種技術(shù)——軟性的偵測器數組以及可在該數組上投射高質(zhì)量影像的薄型光學(xué)系統。一種方法是將具有固定焦距的剛性鏡頭附加至軟性數組的每個(gè)偵測器上。然而，在此情況下，如果彎曲相機可能會(huì )在相鄰透鏡的視野之間形成‘間隙’。這可能會(huì )導致擷取的影像發(fā)生信息遺失或出現‘混迭’現象。
哥倫比亞大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新型的薄片相機，可包覆在日常生活用品表面，用于捕捉無(wú)法以1個(gè)或多個(gè)傳統相機拍攝的影像。他們設計并制造出一種軟性透鏡數組，能夠在薄片相機彎曲時(shí)調整其光學(xué)特性。這種光學(xué)可調的特性讓薄片相機能夠在各種紙材變形狀態(tài)下產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)影像。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究團隊開(kāi)發(fā)出一種以彈性材料制造的自適應透鏡數組，能讓薄片相機的每個(gè)透鏡焦距隨著(zhù)薄片的局部曲率而改變，從而減少拍攝影像的混迭現象。這種透鏡原有的光學(xué)調適功能是被動(dòng)的，可避免使用復雜的機械或電子機構獨立控制數組的每個(gè)透鏡。
研究人員們藉由優(yōu)化其幾何形狀和材料特性，取得被動(dòng)自適應透鏡數組。他們以硅晶制造原型透鏡數組，并展示薄片相機可在一連串變形后產(chǎn)生高優(yōu)質(zhì)影像的能力。這項研究是在Nayar主導的計算機視覺(jué)實(shí)驗室(Computer Vision Laboratory)進(jìn)行，并取得了美國海軍辦公室的資助。
“我們開(kāi)發(fā)的自適應透鏡數組是實(shí)現軟性薄片相機的重要步驟，”Nayar表示，“下一步，我們將開(kāi)發(fā)能夠適用于可變形透鏡數組的大型偵測器數組。這兩種技術(shù)的融合，將為可擴展一連串彎曲成像應用的新型相機鋪路。”
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