美國(guó)哥倫比亞大學(xué)(Columbia University)計(jì)算機(jī)工程系的研究人員開發(fā)出一種新型的薄片相機(jī)，可包覆在日常生活用品表面，用于捕捉無法以1個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)相機(jī)拍攝的影像。
由哥大教授Shree K. Nayar和T.C. Chang帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)成員還包括該校研究工程師Daniel Sims、博士后研究員Yonghao Yue，他們?cè)O(shè)計(jì)并制造出一種軟性透鏡數(shù)組，能夠在薄片相機(jī)彎曲時(shí)調(diào)整其光學(xué)特性。這種光學(xué)可調(diào)的特性讓薄片相機(jī)能夠在各種變形狀態(tài)下產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)影像。
Sims預(yù)計(jì)將在今年五月于伊利諾伊州西北大學(xué)(Northwestern University)舉行的國(guó)際運(yùn)算攝影會(huì)議(ICCP)上發(fā)表這項(xiàng)研究的最新進(jìn)展。
“當(dāng)今的相機(jī)基本上是從空間中的某個(gè)單點(diǎn)來捕捉這個(gè)世界，”Nayar表示，“盡管相機(jī)產(chǎn)業(yè)已在縮小相機(jī)尺寸與提高影像質(zhì)量方面取得顯著進(jìn)展，但我們想探索一種全然不同的成像途徑。我們認(rèn)為有多種應(yīng)用需要大尺寸但極薄且高度柔軟的相機(jī)。”
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(tǒng)，就能用來包覆在各種物品上，從街上的電線桿到家具、汽車，甚至是衣服等，以罕見的視野拍攝無縫的寬角畫面。這種設(shè)計(jì)還可用于打造信用卡般大小的相機(jī)，讓拍攝者簡(jiǎn)單地透過彎曲來控制視野。
這款新的flex-cam薄片相機(jī)采用兩種技術(shù)——軟性的偵測(cè)器數(shù)組以及可在該數(shù)組上投射高質(zhì)量影像的薄型光學(xué)系統(tǒng)。一種方法是將具有固定焦距的剛性鏡頭附加至軟性數(shù)組的每個(gè)偵測(cè)器上。然而，在此情況下，如果彎曲相機(jī)可能會(huì)在相鄰?fù)哥R的視野之間形成‘間隙’。這可能會(huì)導(dǎo)致擷取的影像發(fā)生信息遺失或出現(xiàn)‘混迭’現(xiàn)象。
哥倫比亞大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新型的薄片相機(jī)，可包覆在日常生活用品表面，用于捕捉無法以1個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)相機(jī)拍攝的影像。他們?cè)O(shè)計(jì)并制造出一種軟性透鏡數(shù)組，能夠在薄片相機(jī)彎曲時(shí)調(diào)整其光學(xué)特性。這種光學(xué)可調(diào)的特性讓薄片相機(jī)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)問題，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種以彈性材料制造的自適應(yīng)透鏡數(shù)組，能讓薄片相機(jī)的每個(gè)透鏡焦距隨著薄片的局部曲率而改變，從而減少拍攝影像的混迭現(xiàn)象。這種透鏡原有的光學(xué)調(diào)適功能是被動(dòng)的，可避免使用復(fù)雜的機(jī)械或電子機(jī)構(gòu)獨(dú)立控制數(shù)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(yīng)透鏡數(shù)組。他們以硅晶制造原型透鏡數(shù)組，并展示薄片相機(jī)可在一連串變形后產(chǎn)生高優(yōu)質(zhì)影像的能力。這項(xiàng)研究是在Nayar主導(dǎo)的計(jì)算機(jī)視覺實(shí)驗(yàn)室(Computer Vision Laboratory)進(jìn)行，并取得了美國(guó)海軍辦公室的資助。
“我們開發(fā)的自適應(yīng)透鏡數(shù)組是實(shí)現(xiàn)軟性薄片相機(jī)的重要步驟，”Nayar表示，“下一步，我們將開發(fā)能夠適用于可變形透鏡數(shù)組的大型偵測(cè)器數(shù)組。這兩種技術(shù)的融合，將為可擴(kuò)展一連串彎曲成像應(yīng)用的新型相機(jī)鋪路。”
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