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Eine flexible Kamera: Ein radikal anderer Ansatz als die Bildgebung

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Ein Team der Columbia University unter der Leitung von Shree K. Nayar entwickelte eine flexible Kamera, die sich um Objekte wickeln und Bilder aufnehmen kann, die eine herkömmliche Kamera nicht aufnehmen kann.

Das Columbia-Team, zu dem der Forschungsingenieur Daniel Sims und der Postdoktorand Yonghao Yue gehören, entwarf und entwickelte eine flexible Kamera, die ihre optische Ansicht anpasst, wenn die Kamera deformiert wird, um zu verhindern, dass das Bild verzerrt wird. Die optische Anpassung ermöglicht es der Kamera, qualitativ hochwertige Bilder in einem weiten Fokuswinkel zu erzeugen.

Konzept der Kamera [Bildquelle:Columbia Engineering]

"Kameras erfassen die Welt heute im Wesentlichen von einem einzigen Punkt im Weltraum aus."

erklärt Nayar.

„Während die Kameraindustrie bemerkenswerte Fortschritte beim Schrumpfen der Kamera auf ein winziges Gerät mit immer höherer Bildqualität erzielt hat, untersuchen wir einen radikal anderen Ansatz für die Bildgebung. Wir glauben, dass es zahlreiche Anwendungen für Kameras gibt, die großformatig, aber sehr dünn und hochflexibel sind. “

Die Kamera kann Aktionen für alle Arten von Anwendungen sehen, von Überwachungskameras über Autonavigationssysteme bis hin zu Kleidung von Personen, die breite, nahtlose Bilder mit unglaublichen Sichtfeldern aufnehmen.

Eine frühere Idee zur Herstellung einer flexiblen Kamera bestand darin, geriffelte Kameraobjektive mit festen Brennweiten in ein Silizium oder ein anderes flexibles Substrat zu integrieren. Ein solches System würde jedoch zu Lücken zwischen den Sichtfeldern zwischen den Kameras führen, was dazu führen würde, dass das aufgenommene Bild fehlende Informationen enthält, verzerrt wird oder als "Alias" erscheint.

Das Columbia Engineering-Team bekämpfte dieses Problem, indem es eine Kamera entwarf, die ein adaptives Linsenarray aus elastischen Materialien verwendet, mit dem jede einzelne Brennweite ihre Blende mit der lokalen Krümmung so variieren kann, dass das Aliasing in den aufgenommenen Bildern nahezu beseitigt wird.

Das Team entwickelte sein adaptives Objektiv, indem es eine einstellbare Blende entwarf, die das Sichtfeld verändern kann. Das Team fertigte seinen Prototyp erfolgreich aus Silizium und bewies seine Fähigkeit, auch bei Verformung des Geräts ein hochauflösendes Bild zu erzeugen. Die Forschung wurde vom Office of Naval Research finanziert und im Computer Vision Laboratory von Nayar durchgeführt.

„Das von uns entwickelte adaptive Linsenarray ist ein wichtiger Schritt, um das Konzept der flexiblen Blattkameras umsetzbar zu machen“, sagt Nayar. „Der nächste Schritt wird darin bestehen, großformatige Detektorarrays zu entwickeln, die zu dem deformierbaren Linsenarray passen. Die Zusammenführung der beiden Technologien wird den Grundstein für eine neue Klasse von Kameras legen, die das Anwendungsspektrum erweitern, das von der Bildgebung profitiert. “

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Nayar und seine Partner entwickelten eine unglaubliche Technik, um die Basis herkömmlicher Kameras zu verändern und adaptive Kameras zu revolutionieren, um einige herausragende Fotos zu erstellen. Die Technologie bleibt beeindruckend, der Prozess erfordert jedoch noch einige Verbesserungen, um die Auflösung zu erhöhen und ein dünneres Gerät zu erstellen, das sich nahtlos an jedes Objekt anpassen kann, auf dem es platziert ist.

Geschrieben von Maverick Baker


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Bemerkungen:

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