Безлинзовая камера? Объясните суть!

[velikoff.livejournal.com]

Сегодня на одном русскоязычном сайте наткнулся на статейку, перевод недавноизобретенной камеры без объектива. Не буду говорить адрес перевода, приведу две статьи: оригинал и другое изобретение.


Насколько я понимаю, обычный объектив (линза) в котором за счет преломления света из-за разной скорости прохождения света в зависимости от длины волны и толщины стекла, фокусирует наш мир (большое пространство) на поверхность матрицы фотокамеры (маленькое пространство). И элемент в зависимости от параметров, преобразует облучение в электрический сигнал.

В "изобретенном" нет объектива из линз или микролинз. Как я понял, там какая-то решетка. Да плюс еще и элементы матрицы "записывают" так называемую "линейную комбинацию света от множества элементов пространства".

Хочу уважаемых инженеров, техническим, но понятным языком, объяснить мне суть изобретения.

Если решетка, то там что, дифракция происходит? Если элемент матрицы записывает не один, а много элементов информации, то это что, внутренний объектив? И сколько ж глубина должна быть самой матрицы и сколько элементов должно быть? И самое главное, фокус-то как наводится?! Часто ведь нужно резкость навести на определенный объект, как в изобретении это сделать? Решетку двигать? А или вот взять, к примеру, камеру обскура и ее современные реализации, когда из консервной банки делали камеру. Там же масса трудностей была. Для решения их и придумали объектив! Потом, такие нюансы как широкоугольность, как с ней быть? Был прикол, сделать из сенсора мышки камеру. Ну да, текст она могла бы показать, двумерную картинку, не более. Там все без решетки было.
Ну и прочие вопросы...

Comments

[plc ООО ИТМ (from livejournal.com)]

Если у Вас инженерный интерес к данным исследованиям, то можно сообщить следующее:
В настоящее время в развитых западных странах ведутся интенсивные исследования в области оптических систем с кодированной апертурой. Такие системы основаны на математической цифровой обработке апертурного волнового поля, закодированного специальной кодовой маской. Идея таких систем состоит в следующем.
Между светочувствительным приемником и объектом наблюдения помещается специальная кодовая маска. В результате взаимодействия кодовой маски с волновым полем апертуры на матрицу светочувствительного приемника поступает модулированный маской кодовый сигнал, содержащий информацию об объекте наблюдения. Далее, при помощи процессора выполняется декодирование полученного кодового сигнала, в результате чего на выходе декодера получается изображение объекта наблюдения.
Операция кодирования изображения кодовой маской математически эквивалентна свертке волнового поля апертуры с кодовой маской.
Y = K**I, (1)
где, Y – закодированное изображение на линейном приемнике
K – линейная кодовая маска
I – одномерное изображение объекта
** - операция свертки
Выражение (1) можно представить, как умножение вектора изображения на матрицу кодовой маски, каждая строка которой сдвинута на один элемент относительно предыдущей.
Y = H*I; (2)
Исходное изображение можно найти, решив линейную систему уравнений (2)
I = H-1 *Y; (3)
Однако, решение задачи (3) требует использования огромных объемов памяти и астрономического количества математических операций, что практически не реализуемо.
Так, если необходимо восстановить закодированное изображение размерности 1000*1000 элементов, то матрицы Н и H-1 будут иметь размерность 10в 6ст*10 в 6ст, для нахождения обратной матрицы потребуется 10в 24степени арифметических операций, для хранения полученной обратной матрицы потребуется не менее 10в16степени байт памяти (10 миллионов терабайт). Для умножения этой обратной матрицы на вектор изображения размером 10 в 6 степени потребуется 10в 13степени арифметических операций. Если время обработки ограничить, например, одной десятой секунды, то потребуется процессор с быстродействием не менее 10в14степени операций за одну секунду, что значительно превышает возможности современных процессоров. Очевидно, что практическая реализация «в лоб» такой оптической системы невозможна.
Известны попытки реализации безлинзовой камеры в США с использованием составных кодовых последовательностей (что существенно уменьшает объем памяти и количество операций, но сильно ухудшает качество полученного изображения, т.е. то, что мы и видим во всех сообщениях о подобных "достижениях" из США) и цифровой обработки на основе Быстрого преобразования Фурье (что позволило уменьшить время обработки). Получены изображения невысокого качества, время цифровой обработки – доли секунды. Если это достижение, то для требовательного Заказчика - нет...