Для нашего глаза доступно гораздо больше информации, чем фотоаппарату в наших руках. Находясь, например, в ночном клубе, мы можем разглядеть друзей или знакомых собственными глазами, а вот зафиксировать лица на фотокамеру уже не удастся, поскольку освещение для нее мало.
Однако ученые из Массачусетского технологического института работают над созданием нового алгоритма для камер не для того, чтобы была возможность съемки в ночных клубах.
Проект имеет целью гораздо более серьезные вещи. Например, такой камерой можно создать изображение для человеческого глаза, которое может быть повреждено лишним освещением. Новая камера может пригодиться также и военным-шпионам, которые смогут разглядеть незнакомую местность в условиях плохой видимости.
Новая технология основана на принципе реконструкции целостного изображения из одиночных фотонов, которые попадают в объектив камеры. Инженер-электрик Ахмед Кирмани (Ahmed Kirmani) вместе со своими коллегами создал алгоритм, который учитывает корреляции между соседними частями изображения, что фотографируется.
Подобный принцип работы можно заметить в человеческом мозгу: когда человеку недоступна какая-то информация, мозг подсознательно достраивает определенную картину, основываясь на тех данных, которыми человек уже обладает.
«Мы не изобретали новый лазер или детектор. Мы только придумали новый алгоритм обработки изображений, который может использоваться самым обычным фотонным детектором», — объясняет Кирмани в пресс-релизе.
Технология выглядит достаточно простой. Оптический лазер с помощью импульсов низкой интенсивности «сканирует» сфотографированный объект, после чего лазер останавливает свой фокус на задней точке и «стреляет» до тех пор, пока единичный отраженный фотон не попадет в детектор. Каждая точка объекта, подсвеченная лазером, соответствует одному пикселю на получаемом изображении.
Новый алгоритм по сравнению с существующими лазерными дальномерами позволяет воссоздать такой же объем информации, используя при этом лишь сотую часть фотонов, которые необходимы для полноценного изображения.
Полная информация об объекте, что фотографируется, обеспечивается различными временными отрезками, за которые отражаются единичные фотоны. Как правило, таким образом, воспроизводится трехмерное изображение. Однако тот алгоритм, который разработали Кирмани и его команда, позволяет воспроизводить тот же объем информации из одной сотой части фотонов, необходимых для полноценной картины, создаваемой существующими лазерными дальномерами.
Из-за того, что лазер генерирует свет только одной определенной длины волны, изображение получается монохромным. Однако не теряется его глубина, благодаря тому, что фотонам необходимо больше времени, чтобы отбиться от более темного участка, чем от светлого.
В рамках тестирования новой разработки команда Кирмани создала фоновый шум. Для симуляции реальных условий ученые взяли лампу накаливания, которая производит примерно такое же число фотонов, что и отражается от лазера. Для уменьшения фонового шума инженеры применяли различные алгоритмы, которые помогают создавать трехмерные изображения высокого разрешения с использованием всего одного миллиона фотонов. Для сравнения: чтобы сделать снимок при комнатном освещении, нужно около нескольких сотен триллионов фотонов.
Читайте также: Создана бюджетная 3D-камера стоимостью 500 долларов
О своей разработке Кирмани и его коллеги опубликовали статью в журнале Science. Интересно, что совсем недавно их коллеги показали камеру, которая умеет снимать полупрозрачные объекты.
Источник: KORZONEWS.INFO