Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 176

Буду признателен, если кто-то из читателей прояснит отечественные ДНК-реалии в комментариях. Пока же позвольте просто удивиться разнице реакций американцев и россиян. Решение суда по делу Кинга немедленно стало новостью номер один на западных околоправовых интернет-ресурсах. А наш закон о геномной регистрации действует уже четвёртый год, и… тишина?!

В статье использованы иллюстрации Abode of Chaos, Duncan Hull, кадр из к/ф «Гаттака».

К оглавлению

Опубликовано05 июня 2013

Исследователи из легендарной Bell Laboratories недавно описалиновый перспективный вид безлинзовых камер – с одним светочувствительным элементом и массивом диафрагм. Снимать им будут отнюдь не портреты и не только в видимом свете.

Долгое время под безлинзовой камерой понималась известная ещё до нашей эры камера-обскура или её современные наследники – стенопы (пинхолы). При невысокой детализации изображения они привлекают бесконечной глубиной резкости и находят свои специфические области применения.

В силу компактности пинхолы популярны в мобильных устройствах и системах видеонаблюдения (особенно скрытого). Самодельные обскуры и переделанные под стенопы фотоаппараты до сих пор имеют художественное и практическое значение. Посмотрите, к примеру, как энтузиасты используют дешёвую пятимегапиксельную «мыльницу» в безлинзовой микроскопии.

http://www.youtube.com/watch?v=SzNjJ8_zT-A

Недавно группа сотрудников Bell Laboratories под руководством Гана Хуана разработала принципиально иной метод получения изображений, отличающийся малым объёмом требуемых для их описания данных. В прототипе камеры не просто отсутствует объектив – изменён сам принцип съёмки.

В обычном цифровом фотоаппарате отражённый от объекта свет собирается системой линз объектива и через отверстие диафрагмы попадает на светочувствительную матрицу. Передаваемая ею информация избыточна, что приводит к необходимости использовать память большого объёма и алгоритмы сжатия. Последние делятся на компрессию без потерь (оптимизированная запись RAW снимков) и с огрублением изображения (JPEG разной степени сжатия). Вносимые линзами объектива геометрические искажения и хроматические аберрации частично устраняются программным способом.

Исследователи из Bell Laboratories пошли другим путём. Ключевая особенность их методики съёмки заключается в устранении избыточности уже на этапе получения изображения. Ранее другой исследователь – Вэньлинь Гон из Шанхайского института оптики и точной механики установил, что в этом случае потребуется примерно в сто раз меньше данных. Впрочем, это не единственная интересная особенность метода.

Описываемый в статье прототип безлинзовой камеры из Bell Labs состоитиз двух элементов: однопиксельного светочувствительного элемента (их может быть несколько) и жидкокристаллической панели. Последняя играет роль массива диафрагм, регулирующего характер пропускания света.

Положение открытых и закрытых пикселей панели изменяется случайным образом через заданные интервалы времени. Получаемый сигнал каждый раз сравнивается со всеми предыдущим. В итоге получается набор измерений, описывающих одну ту же картину. Корреляция между ними обусловлена исключительно влиянием снимаемых объектов, так как набор открытых пикселей менялся случайным образом. По обнаруженным соответствиям восстанавливается изображение, а избыточные данные автоматически отфильтровываются.

Метод базируется на теореме отсчётов, сформулированной и доказанной в 1933 году Владимиром Александровичем Котельниковым. По идеологическим причинам за рубежом она получила название «теоремы Найквиста – Шеннона», хотя оба уважаемых автора имеют к ней довольно косвенное отношение.