دوربین متاسرفیس چیست؟

این دوربین به اندازه یک دانه شن کوچک است – اما هنوز هم عکس های عالی می گیرد
فناوری نانو برای پیروزی

دنده
دوربین فراسطحی شفاف که روی نوک انگشت در پس‌زمینه سیاه نشان داده شده است
توسعه دهندگان این دوربین کوچک امیدوارند این فناوری روزی به گوشی هوشمند شما راه پیدا کند. دانشگاه پرینستون/دانشگاه واشنگتن
اشتراک گذاری
ممکن است از محصولات موجود در این صفحه درآمد کسب کنیم و در برنامه های وابسته شرکت کنیم. بیشتر بدانید >

این داستان در ابتدا در Popular Photography منتشر شد.

با ظهور گوشی های هوشمند و دوربین های بدون آینه، تجهیزات عکاسی در دهه گذشته فشرده تر شده اند. اما برای برخی از کاربردها، مانند تصویربرداری پزشکی و روباتیک مینیاتوری، فناوری دوربین فعلی هنوز هم بسیار حجیم است. اکنون، محققان مرزهای امکان‌پذیر را با یک دوربین آزمایشی که از نظر اندازه شبیه به یک دانه نمک است و در عین حال کیفیت تصویری را ارائه می‌دهد که یک مرتبه بزرگتر از تلاش‌های قبلی در مقیاس مشابه است، تغییر داده‌اند.

دوربین متاسرفیس چیست؟

این سیستم جدید که توسط تیمی از محققان دانشگاه پرینستون و دانشگاه واشنگتن طراحی شده است، در مقاله ای که هفته گذشته در مجله معتبر Nature Communications منتشر شد، به تفصیل شرح داده شده است. این لنز جایگزین لنز ترکیبی پیچیده و حجیمی است که در اکثر دوربین ها وجود دارد. این دوربین با یک متاسطح که فقط 0.5 میلی متر عرض دارد، با 1.6 میلیون “نانو پست” استوانه ای شکل می گیرد که پرتوهای نوری را که از درون عبور می کنند شکل می دهند.

گفته می شود که دوربین متاسرفیس کیفیت تصویر را در حد یک دوربین و لنز معمولی با حجم 500000 برابر بزرگتر ارائه می دهد. پس از مقایسه تصاویر نمونه در مقاله و ویدیوی یوتیوب بالا، می‌گوییم که شاید کمی بیش از حد سخاوتمندانه باشد، اما نمی‌خواهیم دست‌آوردهای تیم را حداقل از بین ببریم، زیرا مطمئناً چشمگیر هستند.

چگونه با دوربین های دیگر مقایسه می شود
سلول های مرکب مرسوم در کنار سلول های نانو نوری عصبی برای نشان دادن کنتراست نور عبوری در یک نمودار روی سیاه
نانو اپتیک عصبی نیاز به اپتیک مرکب مرسوم حجیم را برطرف می کند. دانشگاه پرینستون/دانشگاه واشنگتن
ترکیبی از سنسور 2/3 اینچی و لنز Edmund Optics 50 میلی‌متری f/2.0 که برای مقایسه دوربین‌های معمولی استفاده می‌شود، همچنان کیفیت تصویر بهتری به‌ویژه در گوشه‌ها دارد. اما در عین حال، نتایج دوربین متاسطحی با در نظر گرفتن مزیت اندازه چشمگیر آن، عمیقاً چشمگیر است. و نتایجی که ارائه می دهد نیز بسیار جلوتر از آنچه توسط دوربین فوق پیشرفته قبلی چند سال پیش به دست آمده است.

در مقایسه با دوربین های متاسرفیس قبلی، نسخه جدید در طراحی نانوپست های جداگانه و همچنین در پردازش تصویر بعدی متفاوت است. ساختار نانولوله‌ها با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشینی بهینه‌سازی شد که کیفیت تصویر و میدان دید را در اولویت قرار می‌دهند. در همین حال، الگوریتم‌های پردازش تصویر، تکنیک‌های دکانولوشن مبتنی بر ویژگی‌های عصبی را به کار گرفتند. در نهایت، نتایج پردازش تصویر جدید برای بهبود بیشتر ساختار نانولوله بازخورد داده شد.

این استراتژی ها به وضوح به خوبی کار کرده اند و گام بزرگی را از نتایج ممکن با تلاش های گذشته به دست آورده اند. در حالی که اپتیک مرکب هنوز از نظر جزئیات دقیق، رنگ، کنتراست، وینیت و وضوح گوشه دارای مزیت کاملا آشکاری است، شکاف بین فناوری‌ها قطعا در حال کاهش است.

بعدش چی
در مرحله بعد، تیم تحقیقاتی در حال برنامه ریزی برای افزایش توانایی های محاسباتی دوربین فراسطحی است. این امر نه تنها از نظر کیفیت تصویر، بلکه قابلیت های دیگری مانند تشخیص اشیا را نیز ممکن می سازد.