在數碼相機中,通常畫素越多,照片質量越好。研究人員現在已經演示了一種相機,僅使用單個畫素即可建立百萬畫素質量的影像。訣竅是應用一種相對較新的技術,可以直接壓縮影像,而不是記錄高解析度影像,然後再將其轉換為更小的檔案格式。
普通的數碼相機將影像聚焦到畫素網格上,每個畫素測量影像中某個點的光強度。畫素越多,您上次度假的照片就越清晰。但是,更密集的畫素陣列也會更快地消耗相機電池電量,並且它們記錄的大部分資訊最終都未被使用。為了儲存影像,相機需要花費更多電量將其轉換為諸如 jpeg 之類的檔案格式,該格式會刪除冗餘資訊和精細細節。
為了簡化數字成像,萊斯大學的工程師 Rich Baraniuk 和 Kevin Kelly 用微小微鏡陣列取代了畫素網格。每個鏡子隨機指向兩個方向之一:朝向單個光敏畫素或遠離它。當影像聚焦到鏡子上時,光線會分解成明亮光點的隨機圖案,並且它們的組合強度由單個畫素記錄。“這為我們提供了影像的同步採集和壓縮,”Kelly 說。鏡子的位置被隨機重新分配多達數萬甚至數十萬次,從而產生一系列隨機變化的光強度。使用數學家在過去幾年中開發的計算機演算法,相機軟體識別與樣本一致的最簡單的影像,本質上是對影像進行解壓縮。“這有點像對這個概念的極限進行英勇的演示,”杜克大學的工程師 David Brady 說,他致力於用於設計薄光譜和寬光譜相機的類似技術。
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萊斯大學的研究小組計劃在 10 月 11 日美國光學學會的年會上報告說,他們已經基於大約 15 分鐘內獲得的 30,000 個光樣本建立了百萬畫素大小的影像。Kelly 說,原則上,更快地切換鏡子可以將時間縮短到幾秒鐘。“最初它將是一種研究工具,因為相機非常便宜,”他指出。“但是,相同的方法可以在不使用鏡子的情況下應用。” 他說,透過處理傳統相機捕獲的光線,該演算法可以使用相同數量的畫素生成更清晰的影像。