工程师开发没有光学器件的计算机化摄像机

将来，您的汽车挡风玻璃可能会变成一个巨大的摄像头，感应道路上的物体。或者家中的每个窗口都可以变成安全摄像头。

犹他大学的电气和计算机工程师已经发现了一种创建无光学相机的方法，其中常规玻璃窗或任何透视窗可以成为镜头。

他们的创新在一篇研究论文中有详细描述，“计算成像能够实现'透视'无透镜相机”，发表在最新一期的Optics Express上。该论文的副本由犹他大学电气和计算机工程专业毕业生Ganghun Kim共同撰写，可在此处下载。

犹他大学电气和计算机工程副教授Rajesh Menon认为，所有相机的开发都是为了让人类看到并破译图片。但是，如果，他问，你可以开发一种可以由运行算法的计算机解释的相机吗?

“为什么我们不从头开始思考设计针对机器而非人类优化的相机。这是我的哲学观点，”他说。

如果诸如用于移动电话或SLR相机的普通数码相机传感器指向没有镜头的物体，则其产生看起来像像素化斑点的图像。但是在该blob内仍然有足够的数字信息来检测对象，如果计算机程序经过适当的训练来识别它。您只需创建一个算法来解码图像。

通过一系列实验，梅农和他的研究团队拍摄了犹他大学的“U”标志以及动画棒图的视频，两者都显示在LED灯板上。一个便宜的，现成的相机传感器连接到有机玻璃窗口的侧面，但指向窗口，而灯板位于窗格前方，与传感器的前部成90度角。在运行算法的计算机处理器的帮助下，来自相机传感器的结果图像是低分辨率图像，但是可以识别。Menon说，该方法还可以生成全动态视频和彩色图像。

该过程涉及将反射带缠绕在窗户的边缘周围。来自图像中物体的大部分光线穿过玻璃，但只有1%左右 - 通过窗口散射到相机传感器中，以便计算机算法对图像进行解码。

虽然拍摄的照片不足以赢得普利策奖，但它对于自动驾驶汽车的避障传感器等应用来说已经足够了。但是Menon说更强大的相机传感器可以产生更高分辨率的图像。

无镜头相机的应用几乎是无限的。通过使用窗户作为镜头，安全摄像机可以在建造期间内置于家中。它可以用于增强现实护目镜，以减少其体积。使用当前的AR眼镜，相机必须指向用户的眼睛以便跟踪它们的位置，但是利用这种技术，它们可以定位在镜头的侧面以减小尺寸。汽车挡风玻璃沿边缘可以有多个摄像头以捕获更多信息。该技术还可用于视网膜或其他生物识别扫描仪，这些扫描仪通常具有指向眼睛的相机。

“这不是一个万能的解决方案，但它开辟了一种思考成像系统的有趣方式，”梅农说。

从这里开始，Menon和他的团队将进一步开发该系统，包括三维图像，更高的色彩分辨率和常规家庭照明中的拍摄对象。他目前的实验涉及从灯板拍摄自发光图像。