Надтонка камера від компанії Hitachi

Фахівці компанії Hitachi Ltd розробили нову технологію формування зображень, яка була втілена у вигляді дослідного зразка надтонкої безлінзової камери.

Така камера за якістю не може зрівнятися з камерами з високоякісними об’єктивами, але за рахунок своєї простоти, малих розмірів і малої вартості вона може знайти застосування в споживчих пристроях нижчої цінової категорії, стати “очима” автомобілів, роботів і систем штучного інтелекту.

У новій камері використаний звичайний CCD-датчик, поверх якого на відстані одного міліметра встановлена спеціальна плівка, товщиною в кілька десятків мікрон, яка і замінює собою лінзу. Ця плівка має особливу концентричну структуру, завдяки якій на поверхні датчика створюється низка концентричних світлих і темних кіл замість звичайного зображення. А вся робота по розшифровці оптичних даних і складання кінцевого зображення перекладена на плечі спеціалізованих програмних алгоритмів.

Метод, який використовували фахівці компанії Hitachi в своїй безлінзовій камері, називається методом “муаровою смуги”. Така смуга зазвичай виходить в результаті послідовного проходження світла через дві плівки, на поверхні або в об’ємі яких створені концентричні структури певної геометрії. В даному випадку інформація про зображення прихована в орієнтації, розмірах і інших параметрах цієї муаровою смуги. А власне зображення може бути відновлена шляхом прогону отриманих даних через алгоритми двовимірного перетворення Фур’є.

На цей раз дослідники компанії Hitachi пішли ще далі, вони замінили одну з плівок, ту, яка знаходиться ближче до датчика, програмною обробкою одержуваних даних. Відсутність другої плівки зажадало використання додаткової обробки, призначенням якої є відновлення і початкове вирівнювання муаровою смуги, кривизна якої змінюється в залежності від відстані до об’єкту, що знімається.

Цікавим є той факт, що, незважаючи на таку велику кількість різних видів математичної обробки отриманих даних, для цього не потрібно великих обчислювальних потужностей. Це, в свою чергу, було досягнуто за рахунок використання спеціалізованих і оптимізованих алгоритмів, наприклад, швидкого дискретного двовимірного перетворення Фур’є. Швидкодію системи обробки даних досить навіть для того, щоб можна було відображати на екрані в режимі реального відео, отримане новою безлінзовою камерою. І з цим завданням може впоратися не тільки мікропроцесор звичайного персонального комп’ютера, але і встроєний мікрокомп’ютер на базі одного з недорогих мікроконтролерів.