Видеокамера размером с крупинку соли с использованием нано-оптики

Сравнительная величина и внешний вид светочувствительного элемента нано-видеокамеры

Исследователи из Принстонского и Вашингтонского университетов создали новую микрокамеру с высококачественным изображением, размером всего в полмиллиметра.

Сравнение обычной камеры смартфона с нейро-микрокамерой

В исследовании, опубликованном в издании Nature Communications, показано, как использование оптических мета-поверхностей вместе с машинным обучением, даёт высокое качество изображения при широком охвате сцены.

Gринцип обработки изображения нейро-микрокамерs

Такую камеру можно использовать в различных отраслях: от робототехники до медицины, для чего она особенно хорошо подходит и может сильно помочь в диагностике.

Оптические метаповерхности предсталяют собой новый метод обработки света, с использованием цилиндрических столбиков, установленных на небольшой квадратной поверхности. Эти столбики с разной геометрией работают как антенны и могут улавливать входящие фотоны света. Затем они преобразуются в сигналы и посылаются на компьютер, который их интерпретирует и воссоздаёт исходное изображение.

Крошечные камеры могут найти применение в медицине, например, в исследованиях мозга, чтобы минимизировать инвазивную эндоскопию. Однако, для таких применений качество изображение у подобных камер пока ещё недостаточно высокое.

Поэтому исследователи используют оптические мета-поверхности с методами восстановления изображений при помощи нейросети. Таким образом удаётся получить более качественные изображения.

Сравнение исходного изображения нано-оптики (слева) с обработанным нейросетью изображением.
(видео: Princeton Computational Imaging Lab).

Исследователи протестировали алгоритмы машинного обучения со стимулятором, сравнивая различные конфигурации антенн (столбиков). Если учесть, что на такой поверхности величиной в полмиллиметра можно разместить 1,6 млн цилиндров (фотонных антенн), то такая симуляция будет требовать огромных объёмов памяти.

В настоящее время исследователи стараются повысить вычислительные возможности камеры и и планирует использовать нейро-микрокамеры для таких применений, как обнаружение объектов и в качестве датчиков для медицины или робототехники.

По материалам Nature communications https://www.nature.com/articles/s41467-021-26443-0

Об авторе Алексей Шалагинов

Независимый эксперт
Запись опубликована в рубрике Uncategorized с метками , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход /  Изменить )

Google photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google. Выход /  Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход /  Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход /  Изменить )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.