美国NIST研究人员从5亿年前三叶虫中获得灵感 展示一种全新的光场相机_新片上映对比最新消息 它的景深是有记录以来最深的

美国NIST探究人员从5亿年前三叶虫中获得灵感 展示一种全新的光场摄像机
（神秘的地球uux.cn报导）据cnBeta：在摄影中，景深指的是摄像机可以另外对准多少三维空间，如浅景深会使主体维持清晰但含混了大若干的前景和背景。如今，美国全国规范和技术探究所(NIST)的探究人员从古代三叶虫中获得灵感，进而展示了一种全新的新片上映对比光场摄像机，据悉，它的景深是有记录以来最深的。
大约5亿年前，三叶虫在海洋中成群结队，是今日的马蹄蟹的远亲。它们的视觉操控系统相当繁琐--含有复眼并具有数万至数千个微小的独立单元，而每个单元都有自己的角膜、晶状体和光感受器细胞。
尤其是一种三叶虫--Dalmanitina socialis因其独特的复眼结构而吸引了NIST探究人员的注意。化石记录检查表明，这个小家伙在其全部视觉操控系统中都有双层透镜，这跟当今节肢动物王国中的任何其他东西都各异，并且这些透镜的上层在中间都有一个凸起，进而形成第二个中心。这意味着Dalmanitina socialis能够另外聚焦于它面前的写给恋人的话：温柔一点对自己猎物和或许从更远处接近的捕食者。
探究小组确定看看它是否能将这种想法使用于光场摄像机。普通的摄像机基础上是在一个二维的网格中接收光线并记录颜色和亮度信息，而光场摄像机则要繁琐得多，其不只要对颜色和亮度开展编码还要对进入传感器的每条光线的方向开展编码。
当全部光场以这种方式被捕获时，最后会得到足够的信息来重建色彩、深度、透明度、镜面、折射和遮挡方面的解读任天堂观察场景，并且还可以在图像拍完后改动诸如中心、景深、倾斜和透视位移。
依据NIST团队的说法，迄今为止的难题是在不损失空间分辨率、不损失颜色信息、不退出光圈以至于快门速度变成难题的状况下扩展景深。而这正是这些双焦三叶虫镜头所激发的革新性进展。
该团队设计了一个金属透镜阵列，其在玻璃的写给老友的话：爱自己是终身浪漫平面上镶嵌着一堆微小的、矩形的、纳米级的二氧化钛柱子。据悉，这些柱子中的每一个都被精确地塑造和定向进而以特定的方式操纵光线。
偏振在这里发挥了核心作用--假如光线是左圆偏振(LCP)或右圆偏振(RCP)，纳米柱子会以各异的数量弯曲光线。由于各异的弯曲量导致了各异的中心，所以探究人员已然有效地有了两个中心可以使用。难题是，一个传感器只能从这些中心中的一个捕捉到中心图像。
对此，探究人员定位了这些纳米柱状金属片以确保进入每个纳米柱状金属片的一些光线必须经由矩形的长边，而一些则经由较短的路径。同样，这使光线发生了两种各异程度的弯曲并形成了两个各异的中心--一个像微距镜头一样近距离聚焦，另一个像长焦镜头一样远距离聚焦，所以在这个和偏振之间，探究人员有四个图像需要处理。
假如在这一点上数学还不够疯狂的话，探究人员接着想出了精确的超透镜几何形状，这使得长焦光束的左圆形偏振版跟宏焦光束的右圆形偏振版在完全一样的平面上聚焦，进而使它们都能另外被一个光场传感器清晰地聚焦记录--而不损失任何空间分辨率。
探究团队设计并建造了一个39 x 39的超透镜阵列，近中心配置在仅3厘米处，远中心配置在1.7公里处。另外，它设计并编码了一个使用多尺度卷积神经联网的重建算力，这样可以用来纠正这1,521个微小的双重用途超透镜所带来的所有许多畸变，尤其是考虑到在纳米尺度上维持严格的制造公差是一件相当艰难的事情。
这种重建算力被证明是一种宝石。经过一个简易的校准过程和训练，它可以精确地找出一个特定的超透镜阵列如何以及在哪里偏离了完美--在色差、含混和其他光学缺陷方面，它可以做出修正，然后可以很轻松地使用于任何取景的图像。
更重大的是，尽管它的两个中心相距超过一英里，但重建算力可以锐利地重建放在它们之间的任何物品，进而创造出一个可以被配置为有史以来最大景深的最后图像，其中距离镜头一英寸半的物体跟远在地平线上的物体一样异常清晰和锐利。
事实上，重建算力在纠正失误方面做得相当好，探究小组曾使用这种技术的光场摄像机将不必以极高的精度来制造。也就是说，该团队觉得它应该是相对轻松制造的。
正如发表在《Nature Communications》上的探究报表所阐释的那样--“这种受生物启发的纳米光场摄像机加上计算后处理，不只可以做到具有极高DoF的全色成像，并且还能消除元光学所引发的光学畸变。”
探究团队觉得这项技术可以在消费者摄影、光学显微镜和机器视觉等领域发挥作用，但由于它在这一点上是相当新鲜的探究，所以大家还是不要盼望它不久就会上架。