新しいカメラは角を曲がったところを見ることができます

ここ数年で、シングルピクセルカメラはイメージングの分野に革命を起こし始めました。これらの直感に反するデバイスは、単一のピクセルを使用して光を検出する高解像度の画像を生成します。それらはレンズを必要とせず、の画像にはレンズが生成する歪みがなく、画像全体に常に焦点が合っています。物理学者はそれらを使用して映画を作成し、さらには3D画像を作成しました。

そして、それは興味深い質問を提起します：これらのデバイスはどれだけ多くのことができるのでしょうか？

今日、私たちは、角を曲がったところを見ることができる単一ピクセルカメラを構築した中国の西安交通大学のBinBaiと共同の仕事のおかげである種の答えを得る。彼らの新しいデバイスは、直視していなくてもオブジェクトを撮影できます。

この手法は、他のシングルピクセルカメラで使用されている手法と似ています。秘訣は、最初にピクセルが検出する光をランダム化し、結果として生じる光の強度を記録してから、このプロセスを数千回繰り返すことです。

このランダム化により、画像を作成する作業がさらに難しくなることは容易に想像できますが、その逆も当てはまります。

ランダム化プロセスは、ピクセルが光を記録するたびに光の強度を変更します。これらの強度の違いはランダムではなく、代わりにピクセルの前のシーンと相関しています。したがって、画像を生成することは、相関関係を見つけるためにこのデータをマイニングすることの問題にすぎません。そして、収集されるデータが多いほど、画像は良くなります。

そのため、光の強さを何度も記録することで、1ピクセルの高解像度画像を作成することができます。

そして、それがビンと共同経営者がカメラを使って角を曲がったところを覗き込んだ方法です。これが意味するのは、壁から散乱した物体からの光を使って絵を描いたということです。ピクセルは散乱光を記録しますが、オブジェクトを直接見ることはできません。

セットアップは簡単です。チームは、照らされた正方形のランダムなパターンを投影するビーマーからの光でおもちゃの飛行機を照らすことから始めます。このランダムなパターンは、露出ごとに変化します。

飛行機は、他の方法では飛行機を見ることができない単一のピクセルに向かって光を散乱させる白い拡散壁の隣にあります。このピクセルは、壁からの光の強度を記録します。チームはこのイメージングプロセスを約50,000回繰り返します。最後に、チームはデータマイニングアルゴリズムを使用して、結果のデータセットをクランチし、ここに示す平面の画像を作成します。

結果は印象的です。すべての結果は、カメラがオブジェクトを直接見ることができない場合、シングルピクセルカメラが拡散オブジェクトを画像化できることを示しています。

飛行機は画像ではっきりと見えており、チームは、たとえば、アルゴリズムを最適化し、投影された光のランダムなパターンで正方形のサイズを小さくすることで、さらなる改善が可能であると述べています。スペックルパターンのサイズが小さくなると、画像の解像度が高くなります。たとえば、Bin andco。

興味深い質問は、カメラが動く物体を画像化する方法に重要な制限を課すため、50,000枚の画像をどれだけ速く撮影できるかということです。

中国のチームは、デバイスの潜在的なアプリケーションを提案していませんが、デバイスの使用方法を考えるのは難しいことではありません。シングルピクセルカメラは小型で、製造が簡単で、安価に製造できます。

いずれにせよ、シングルピクセルカメラはそれほど遠くない将来に大きな影響を与えるように設定されています。

参照： arxiv.org/abs/1612.07120 ：計算ゴーストイメージングによるシングルピクセル検出器によるコーナー周辺のイメージング

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