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MIT“时间压缩光学”超快速相机问世无限制拍摄同一场景的不同景深图像

发布时间:2018-09-16 15:00

     

  麻省理工钻研职员克日推出一种新型光学成像技能。该技能放弃保守的透镜-折射成像计划,而应用光在光路中的反射时候差成像。

  特殊地,钻研职员基于该技能推出一款超疾速“条纹相机”,只要极短的快门时候就可以够成像。超疾速相机在高速拍照、无需把书掀开的扫描仪、3D 拍照等范畴获取利用,但今朝的超疾速相机都依靠于保守光学道理,是以具有诸多范围性。比方,必需用折射透镜组搭建很长的光路。

  MIT Media Lab 将论文颁发在本周的《做作光学》期刊上,并形貌了详细的方式:让光子在相机中往返反射,每一次反射,一个超疾速传感器会天生一幅图象。如许,能够获取统一场景的一系列图象,每一幅图象的天生时候分歧,且景深也分歧。钻研者将这类技能称为“时候紧缩光学”。

  图丨论文第一作者 Barmak Heshmat 透露表现,时候紧缩光学技能的外围理想是历时间来调换空间:相机在分歧时辰拍摄到的照片,等效于保守相机在分歧间隔对于统一场景拍摄到的照片。对于这些照片停止解决,将获取保守相机无奈告竣的个性。(来历:Pixabay)

  时候紧缩光学技能应用一组搁置在透镜以及传感器之间的平行的半反射镜,在光每一次反射时,“紧缩”光所走过的间隔。

  作者引见了基于时候紧缩光学技能的 3 种深度敏感成像设置装备摆设,这些“渡越时候”相机经过丈量光子从场景到传感器的时候,来约莫 3D 场景的深度。

  论文的其余作者包罗麻省理工计较机迷信以及人工智能实行室钻研生 Matthew Tancik,MIT Media Lab 相机文明钻研组博士生 Guy Satat,相机文明钻研组担任人兼媒体艺术以及迷信副风教学 Ramesh Raskar。

  论文中提出的零碎发射飞秒(万万亿分之一秒)激光脉冲照耀物体。保守相机应用透镜组对于光停止折射,将光聚焦在传感器上。然而,光在进入新零碎以后,了一直间接进入传感器,而是在半反射镜组中往返反射。每一次反射,传感器都能收到一些光子,这些光子对于应了已经知的时候隔断。

  新技能的枢纽在于:半反射镜组在光每一次反射时都稍微改动反射点,这相称于将成像传感器向着折射透镜组拉近一点。反射的次数越多,相称于传感器以及折射透镜组之间的间隔越近。

  只需将传感器搁置在事后计较出的核心上,那末相机就可以够拍摄出明晰的终究图象。只管光子的最后频频反射天生的图象了一直太明晰,但因此后发生的图象明晰度会年夜幅进步。

  论文中,钻研职员对于间隔镜头 53 厘米处的“MIT”字样拍摄了照片。对于有 20 厘米焦距透镜组的保守相机,透镜组必需位于间隔传感器 32 厘米的中央。但是,时候紧缩相机让光反射 5 次,是以透镜组能够搁置在间隔传感器只要 3.1 厘米的中央。

  Heshmat 透露表现,时候紧缩技能能够用来打造为地理学以及对于地了一直雅察效劳的更抓紧凑以及轻巧的相机。

  另外一个实行是:相机视场中有“X”以及“II”2 个标记,相互隔断 50 厘米。“X”间隔镜头 55 厘米,“II”间隔镜头 4 厘米。钻研职员在反射透镜组中插手额定的折射透镜组,让光在每一次反射时,都相称于拉近相机以及物体的间隔。如许,用激光照耀物体以后,相机一次拍摄,就可以够获取 2 个标记的明晰图象。

  别的,钻研职员又一次展现了多色采(或者许称为多谱)相机。他们计划了 2 个具有色采滤镜功用的反射镜,1 个间隔透镜组较近,另外一个较远。别的,又一次设置了 1 个宽带反射镜。而后,相机对于“A”以及“B”两个标记成像,且划分用分歧色彩的短脉冲激光照耀 2 个标记。

  当光抵达相机时,两种色彩的光划分在 2 个跟传感器间隔分歧的反射镜组中往返反射。凭据事前切确计较进去的每一种色彩光的抵达时辰,钻研职员将 2 幅单色图象重修为黑色图象。这类技能能够用于深度传感相机——今朝该相机又一次只能记实红内线。

  麻省理工学院钻研职员透露表现,时候紧缩相机经过计划反射镜组、传感器以及折射镜组的参数,能够发生诸多微妙个性,而保守相机无奈完成这些个性。加州伯克利电子以及计较机工程风教学以及光子学实行室主任 Bahram Jalali 以为,新型相机在基于飞秒激光照耀的超疾速相机中插手了时候维度解决,为成像零碎计划开拓了新的潜伏利用。好比,在医学成像范畴,超疾速相性能够利用于显微手术相机以及对于构造的深层成像中。





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