Специалисты Hitachi создали сверхтонкую безлинзовую камеру

Специалисты компании Hitachi Ltd разработали новую технологию формирования изображений, которая была воплощена в виде опытного образца тонкой безлинзовой камеры. Такая камера по качеству не может сравниться с камерами с высококачественными объективами, но за счет своей простоты, малых размеров и малой стоимости она может найти применение в потребительских устройствах низшей ценовой категории, стать "глазами" автомобилей, роботов и систем искусственного интеллекта.

В новой камере использован обычный CCD-датчик, поверх которого на удалении одного миллиметра установлена специальная пленка, толщиной в несколько десятков микрон, которая и заменяет собой линзу. Эта пленка имеет особую концентрическую структуру, благодаря которой на поверхности датчика создается череда концентрических светлых и темных кругов вместо обычного изображения. А вся работа по расшифровке оптических данных и составлению конечного изображения ложится на специализированные программные алгоритмы.

Метод, который использовали специалисты компании Hitachi в своей безлинзовой камере, называется методом "муаровой полосы". Такая полоса обычно получается в результате последовательного прохождения света через две пленки, на поверхности или в объеме которых созданы концентрические структуры определенной геометрии. В данном случае информация об изображении скрыта в ориентации, размерах и других параметрах этой муаровой полосы. А собственно изображение может быть восстановлено путем прогона полученных данных через алгоритмы двумерного преобразования Фурье.

На этот раз исследователи компании Hitachi пошли еще дальше: они заменили одну из пленок - ту, что находится ближе к датчику - программной обработкой получаемых данных. Отсутствие второй пленки потребовало использования дополнительной обработки, назначением которой является восстановление и первоначальное выравнивание муаровой полосы, кривизна которой изменяется в зависимости от расстояния до снимаемого объекта.

Интересен тот факт, что, несмотря на столь большое количество различных видов математической обработки получаемых данных, для этого не требуется больших вычислительных мощностей. Это, в свою очередь, было достигнуто за счет использования специализированных и оптимизированных алгоритмов, к примеру, быстрого дискретного двумерного преобразования Фурье. Быстродействие системы обработки данных достаточно даже для того, чтобы можно было отображать на экране в режиме реального видео, полученное новой безлинзовой камерой. И с этой задачей может справиться не только микропроцессор обычного персонального компьютера, но и строенный микрокомпьютер на базе одного из недорогих микроконтроллеров.