In de toekomst, de voorruit van uw auto kan een gigantische camera worden die objecten op de weg waarneemt. Of elk raam in een huis kan worden veranderd in een beveiligingscamera.

Elektrotechnische en computeringenieurs van de Universiteit van Utah hebben een manier ontdekt om een ​​opticaloze camera te maken waarin een gewone ruit of een doorzichtig venster de lens kan worden.

Hun innovatie werd gedetailleerd beschreven in een onderzoekspaper, "Computational Imaging maakt een 'doorzichtige' lensloze camera mogelijk, " gepubliceerd in het nieuwste nummer van Optica Express . Een kopie van het papier, die co-auteur was van Ganghun Kim, afgestudeerd in elektrotechniek en computertechniek aan de Universiteit van Utah, kan hier worden gedownload.

Rajesh Menon, universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek, stelt dat alle camera's zijn ontwikkeld met het idee dat mensen de foto's bekijken en ontcijferen. Maar wat als, hij vroeg, je een camera zou kunnen ontwikkelen die kan worden geïnterpreteerd door een computer met een algoritme?

"Waarom denken we niet vanaf het begin om camera's te ontwerpen die zijn geoptimaliseerd voor machines en niet voor mensen. Dat is mijn filosofische punt, " hij zegt.

Als een normale digitale camerasensor, zoals een voor een mobiele telefoon of een spiegelreflexcamera, op een object zonder lens wordt gericht, het resulteert in een afbeelding die eruitziet als een gepixelde blob. Maar binnen die klodder zit nog voldoende digitale informatie om het object te detecteren als een computerprogramma goed is getraind om het te identificeren. U maakt eenvoudig een algoritme om de afbeelding te decoderen.

Door een reeks experimenten, Menon en zijn team van onderzoekers maakten een foto van het "U"-logo van de Universiteit van Utah en een video van een geanimeerd stokfiguurtje, beide weergegeven op een LED-lichtbord. Een goedkope, kant-en-klare camerasensor was aangesloten op de zijkant van een plexiglasraam, maar wees in het raam terwijl het lichtbord in een hoek van 90 graden vanaf de voorkant van de sensor voor de ruit was geplaatst. Het resulterende beeld van de camerasensor, met hulp van een computerprocessor die het algoritme uitvoert, is een foto met een lage resolutie, maar zeker herkenbaar. De methode kan zowel full-motion video als kleurenafbeeldingen produceren, zegt Menon.

Het proces omvat het wikkelen van reflecterende tape rond de rand van het raam. Het meeste licht dat van het object op de foto komt, gaat door het glas heen, maar net genoeg - ongeveer 1 procent - verspreidt zich door het raam en in de camerasensor zodat het computeralgoritme het beeld kan decoderen.

Hoewel de resulterende foto niet genoeg is om een ​​Pulitzer Prize te winnen, het zou goed genoeg zijn voor toepassingen zoals sensoren voor het vermijden van obstakels voor autonome auto's. Maar Menon zegt dat krachtigere camerasensoren beelden met een hogere resolutie kunnen produceren.

Toepassingen voor een lensloze camera kunnen bijna onbeperkt zijn. Beveiligingscamera's kunnen tijdens de bouw in een huis worden ingebouwd door de ramen als lenzen te gebruiken. Het kan worden gebruikt in augmented-reality-brillen om hun volume te verminderen. Met de huidige AR-bril, camera's moeten op de ogen van de gebruiker worden gericht om hun posities te volgen, maar met deze technologie konden ze aan de zijkanten van de lens worden geplaatst om de grootte te verkleinen. Een voorruit van een auto kan meerdere camera's langs de randen hebben om meer informatie vast te leggen. En de technologie kan ook worden gebruikt in retina- of andere biometrische scanners, die meestal camera's op het oog hebben gericht.

"Het is geen one-size-fits-all oplossing, maar het opent een interessante manier om na te denken over beeldvormingssystemen, ' zegt Menon.

Vanaf hier, Menon en zijn team zullen het systeem verder ontwikkelen, inclusief 3D-beelden, hogere kleurresolutie en het fotograferen van objecten in gewoon huishoudelijk licht. Zijn huidige experimenten omvatten het maken van foto's van zelfverlichte beelden van het lichtbord.