В будущем ветровое стекло вашего автомобиля может стать огромным фотоаппаратом, распознающим объекты на дороге. Или же каждое окно в доме может превратиться в камеру видеонаблюдения.

Инженеры в области электрической и компьютерной инженерии в Университете штата Юта придумали способ получить фотокамеру без оптики, для которой объективом может служить обычное оконное стекло.

Подпись к изображению: Профессор электрической и компьютерной инженерии в университете штата Юта Раджеш Менон создал фотокамеру без оптики, в которой роль объектива выполняет обычное оконное стекло

Об этой разработке рассказывается в исследовательской работе «Вычислительная визуализация позволила создать фотокамеру без объектива», опубликованной в журнале Optics Express.

Профессор электрической и компьютерной инженерии в университете штата Юта Раджеш Менон указывает, что все фотокамеры созданы в предположении, что рассматривать и распознавать полученные изображения будет человек. Но что если изображение, получаемое камерой, будет интерпретировать компьютерный алгоритм?

«Почему бы не начать от основания и создать фотокамеру, оптимизированную для машины, а не для человека?», — говорит Менон.

Если светочувствительная матрица обычной цифровой камеры будет направлена на объект без применения объектива, полученное изображение будет выглядеть как набор пятен. Но в этом наборе всё же присутствует достаточно цифровой информации для распознания объекта, при наличии корректно настроенной на идентификацию компьютерной программы. Мы просто создаём алгоритм, декодирующий изображение.

В серии экспериментов группа Менона засняли с панели светодиодов логотип «U» Университета Юты, а также анимацию схематичной фигуры. Обычная светочувствительная матрица была присоединена сбоку к окну из плексигласа, и направлена в окно, в то время как панель светодиодов поместили перед окном, и под углом 90 градусов к матрице. Полученное с матрицы изображение было обработано компьютерным алгоритмом, и результирующее изображение, хоть и низкого разрешения, было вполне распознаваемо. Этот метод позволяет получать видео с полноценным движением, а также цветные изображения.

В этом процессе требуется обернуть край окна в светоотражающую ленту. Основная часть света, исходящего от объекта на снимке, поступает через стекло, но примерно 1 процент проникает через окно и попадает на матрицу камеры, для последующего декодирования изображения компьютерным алгоритмом.

Полученной фотографии едва ли будет присуждена Пулитцеровская премия, однако она достаточна хороша для применения, например, в системе объезда препятствий беспилотного автомобиля. При этом более мощные матрицы обеспечат более четкое изображение.

Камерам без объектива можно найти множество применений. Дом можно снабдить камерами наблюдения на этапе строительства, используя окна в качестве объективов. Такие камеры можно использовать в очках дополненной реакции для уменьшения их размера. В имеющихся на сегодня очках дополненной реальности камеры должны быть направлены на глаза пользователя для отслеживания их положения, но с этой технологией их можно расположить по бокам объектива для уменьшения размеров. Ветровое стекло автомобиля может иметь множество камер по краям, чтобы получать больше информации. Также эту технологию можно использовать в сканере сетчатки глаза и подобной биометрии, где используется камеры, направленные в глаза.

Группа Менона планирует дальнейшее развитие этой системы, включая получение трёхмерных изображений, лучшую цветопередачу и фотографирование в обычном свете внутри помещения.