美國哥倫比亞大學(xué)(Columbia University)計算機工程系的研究人員開發(fā)出一種新型的薄片相機,可包覆在日常生活用品表面,用于捕捉無法以1個或多個傳統(tǒng)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(shè)計并制造出一種軟性透鏡數(shù)組,能夠在薄片相機彎曲時調(diào)整其光學(xué)特性。這種光學(xué)可調(diào)的特性讓薄片相機能夠在各種變形狀態(tài)下產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)影像。
Sims預(yù)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議(ICCP)上發(fā)表這項研究的最新進展。
“當今的相機基本上是從空間中的某個單點來捕捉這個世界,”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)量方面取得顯著進展,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(yīng)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(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)計還可用于打造信用卡般大小的相機,讓拍攝者簡單地透過彎曲來控制視野。
這款新的flex-cam薄片相機采用兩種技術(shù)——軟性的偵測器數(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)組的每個偵測器上。然而,在此情況下,如果彎曲相機可能會在相鄰?fù)哥R的視野之間形成‘間隙’。這可能會導(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,可包覆在日常生活用品表面,用于捕捉無法以1個或多個傳統(tǒng)相機拍攝的影像。他們設(shè)計并制造出一種軟性透鏡數(shù)組,能夠在薄片相機彎曲時調(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。
為了解決這個問題,研究團隊開發(fā)出一種以彈性材料制造的自適應(yīng)透鏡數(shù)組,能讓薄片相機的每個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)適功能是被動的,可避免使用復(fù)雜的機械或電子機構(gòu)獨立控制數(shù)組的每個透鏡。
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(dǎo)的計算機視覺實驗室(Computer Vision Laboratory)進行,并取得了美國海軍辦公室的資助。
“我們開發(fā)的自適應(yīng)透鏡數(shù)組是實現(xiàn)軟性薄片相機的重要步驟,”Nayar表示,“下一步,我們將開發(fā)能夠適用于可變形透鏡數(shù)組的大型偵測器數(shù)組。這兩種技術(shù)的融合,將為可擴展一連串彎曲成像應(yīng)用的新型相機鋪路。”