高度柔软薄片相机弯一弯即可拍美照

2016-04-18 09:17:00
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        美国哥伦比亚大学(Columbia University)计算机工程系的研究人员开发出一种新型的薄片相机,可包覆在日常生活用品表面,用于捕捉无法以1个或多个传统相机拍摄的影像。

        由哥大教授Shree K. Nayar和T.C. Chang带领的研究团队成员还包括该校研究工程师Daniel Sims、博士后研究员Yonghao Yue,他们设计并制造出一种软性透镜数组,能够在薄片相机弯曲时调整其光学特性。这种光学可调的特性让薄片相机能够在各种变形状态下产生优质影像。

        Sims预计将在今年五月于伊利诺伊州西北大学(Northwestern University)举行的国际运算摄影会议(ICCP)上发表这项研究的最新进展。

        “当今的相机基本上是从空间中的某个单点来捕捉这个世界,”Nayar表示,“尽管相机产业已在缩小相机尺寸与提高影像质量方面取得显着进展,但我们想探索一种全然不同的成像途径。我们认为有多种应用需要大尺寸但极薄且高度柔软的相机。”

        如果能够以低成本(例如一卷塑料或布料)制造这样的成像系统,就能用来包覆在各种物品上,从街上的电线杆到家具、汽车,甚至是衣服等,以罕见的视野拍摄无缝的宽角画面。这种设计还可用于打造信用卡般大小的相机,让拍摄者简单地透过弯曲来控制视野。

        这款新的flex-cam薄片相机采用两种技术——软性的侦测器数组以及可在该数组上投射高质量影像的薄型光学系统。一种方法是将具有固定焦距的刚性镜头附加至软性数组的每个侦测器上。然而,在此情况下,如果弯曲相机可能会在相邻透镜的视野之间形成‘间隙’。这可能会导致撷取的影像发生信息遗失或出现‘混迭’现象。

        哥伦比亚大学的研究人员开发出一种新型的薄片相机,可包覆在日常生活用品表面,用于捕捉无法以1个或多个传统相机拍摄的影像。他们设计并制造出一种软性透镜数组,能够在薄片相机弯曲时调整其光学特性。这种光学可调的特性让薄片相机能够在各种纸材变形状态下产生优质影像。

        为了解决这个问题,研究团队开发出一种以弹性材料制造的自适应透镜数组,能让薄片相机的每个透镜焦距随着薄片的局部曲率而改变,从而减少拍摄影像的混迭现象。这种透镜原有的光学调适功能是被动的,可避免使用复杂的机械或电子机构独立控制数组的每个透镜。

        研究人员们藉由优化其几何形状和材料特性,取得被动自适应透镜数组。他们以硅晶制造原型透镜数组,并展示薄片相机可在一连串变形后产生高优质影像的能力。这项研究是在Nayar主导的计算机视觉实验室(Computer Vision Laboratory)进行,并取得了美国海军办公室的资助。

        “我们开发的自适应透镜数组是实现软性薄片相机的重要步骤,”Nayar表示,“下一步,我们将开发能够适用于可变形透镜数组的大型侦测器数组。这两种技术的融合,将为可扩展一连串弯曲成像应用的新型相机铺路。”

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updated: 2020-09-23 16:52:47