Nature:盐粒大小的相机,可以拍出清晰彩色照片,未来或可应用到手机

a993880233d9abda70ffa05df63c3e65.png

来源:大数据文摘

你能想象上图只有盐粒大小的物体是一款相机吗?

事实上,这款微型相机甚至可以拍出清晰的全彩图像,而相比之下,普通相机的尺寸要大50万倍。

我们可以来看看它的成片。

ae659d29e78c05bd1590d0d6c1a94649.png

这款微型相机是普林斯顿大学和华盛顿大学的研究人员合作创造的一种新型的光学系统,这个系统依赖于一种叫做Metasurface的技术。

简单来说,研究人员先将相机的硬件缩小到合适的尺寸,并将其与神经网络图像处理技术相结合,使相机能够在自然光线下产生清晰的图像,而以往微型相机只能在完美的实验室环境下拍摄出有效的图像。

该研究也发表在Nature通讯上。

b6451d2f7bc6ebd249c1b214e66eb67c.png

论文地址:

https://www.nature.com/articles/s41467-021-26443-0?utm_medium=affiliate&utm_source=commission_junction&utm_campaign=3_nsn6445_deeplink_PID100094349&utm_content=deeplink

每个镜片镶嵌着160万根圆柱,可以像电脑芯片一样生产

这个系统依赖于一种叫做Metasurface的技术,每个微型镜片镶嵌着160万根圆柱型立柱,每根柱子的大小大约相当于病毒大小。

每个柱子都有独特的几何形状,其功能就像光学天线。 为了正确地塑造整个光波前的形状,必须改变每个柱体的设计。

在基于机器学习的算法的帮助下,柱子与光线完美交互结合,为全彩Metasurface相机产生了最高质量的图像和最宽的视野。

相机创造的一个关键创新是光学表面和产生图像的信号处理算法的集成设计。 该研究的资深作者、普林斯顿大学计算机科学助理教授Felix Heide说,这提高了相机在自然光条件下的性能,而以前的超表面相机需要实验室的纯激光或其他理想条件才能产生高质量的图像。

82fe8a9b559d1ca65d17d293878cc81d.png

左:2018年SOTA微型相机;右:本文介绍的应用Neural Nano-optics的微型相机

研究人员将他们的系统产生的图像与之前的Metasurface相机的结果进行了比较,以及使用一系列六个折射镜头的传统复合光学系统捕捉到的图像。

31c2cace6de6b7e046d1b28fb148b974.png

其他超紧凑型超表面透镜的图像畸变严重,视野小,捕捉全光谱可见光的能力有限——被称为RGB成像,因为它结合了红、绿、蓝来产生不同的色调。 

“设计和配置这些小的纳米结构来做你想做的事,这是一个挑战,”普林斯顿大学计算机科学博士生Ethan Tseng说,他是这项研究的共同领导者。 “对于这种捕捉大视场RGB图像的特定任务,之前并不清楚如何将数百万个纳米结构与后处理算法一起共同设计。”  

据介绍,这款Metasurface相机可以像电脑芯片一样批量生产。

未来可以实现医疗机器人的微创内镜诊断和治疗疾病

通过对摄像机硬件和计算处理的联合设计,Metasurface系统可以帮助医疗机器人进行微创内窥镜诊断和治疗疾病,并改善其他受体积和重量限制的机器人的成像。

成千上万的这样的摄像机阵列还可以用于全景感应,将Metasurface变成摄像机。

Colburn在华盛顿大学电子与计算机工程系(UW ECE)攻读博士时进行了这项研究,他现在是该学院的助理教授。他还在西雅图的Tunoptix公司指导系统设计,该公司正在将这种Metasurface成像技术商业化。

Tunoptix是由科尔本的研究生顾问Arka Majumdar共同创立的,他是华盛顿大学欧洲经委会和物理系的副教授,也是这项研究的共同作者。 

该研究的共同作者James Whitehead是威斯康星大学欧洲经济学院的博士生,他利用氮化硅(一种类似玻璃的材料,与用于计算机芯片的标准半导体制造方法兼容)制造了Metasurface,这意味着Metasurface可以很容易地以比传统相机镜头以更低的成本进行批量生产。

Heide还设想将Metasurface应用到手机上。

 “我们可以将单个Metasurface变成超高分辨率的摄像头,这样你就不再需要在你的手机背后安装三个摄像头,但你的整个手机背面将成为一个巨大的摄像头。” 

未来智能实验室的主要工作包括:建立AI智能系统智商评测体系,开展世界人工智能智商评测;开展互联网(城市)大脑研究计划,构建互联网(城市)大脑技术和企业图谱,为提升企业,行业与城市的智能水平服务。每日推荐范围未来科技发展趋势的学习型文章。目前线上平台已收藏上千篇精华前沿科技文章和报告。

  如果您对实验室的研究感兴趣,欢迎加入未来智能实验室线上平台。扫描以下二维码或点击本文左下角“阅读原文”

3b87cc972b77d20748fd0dce943ff064.png

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/483043.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

C++学习——C++中的四个智能指针

C里面的四个智能指针:auto_ptr, shared_ptr, weak_ptr, unique_ptr 其中后三个是c11支持,并且第一个已经被11弃用。为什么要使用智能指针:智能指针的作用是管理一个指针,因为存在以下这种情况: 申请的空间在函数结束时忘记释放&am…

spring学习笔记01-BeanFactory和ApplicationContext的区别

spring学习笔记01-BeanFactory和ApplicationContext的区别 BeanFactory 和 ApplicationContext 的区别 BeanFactory 才是 Spring 容器中的顶层接口。 ApplicationContext 是它的子接口。           BeanFactory 和 ApplicationContext 的区别: 创建对象的…

java微博爬虫

微博爬取要做到每日百万级的数据量,需要解决很多问题。 1.springboot自带Scheduled注解是一个轻量级的quartz,可以完成定时任务。只需要在运行方法上加一个Scheduled注解即可。 该注解有许多属性值 initiaDelay 从程序开始延长一定时间后首次执行。 fixe…

C++学习——set与map

1.set的使用 set的各成员函数列表如下:1. begin()--返回指向第一个元素的迭代器2. clear()--清除所有元素3. count()--返回某个值元素的个数4. empty()--如果集合为空,返回true5. end()--返回指向最后一个元素的迭代器6. equal_range()--返回集合中与给定值相等的上…

2100年彻底颠覆世界的“十大未来科技”

来源:于硅谷智库 科学家们对2100年前的人类生活进行了十大预测,如果这些预测能够变成现实的话,将会让世界发生翻天覆地的变化。1能上网的隐形眼镜出现时间:2030年前预测者:来自华盛顿大学西雅图分校的巴巴克A帕尔维兹教…

spring学习笔记04-IOC常用注解(一)

文章目录2.3常用注解2.3.1 用于创建对象的2.3.1.1 Component2.3.1.2 Controller Service Repository2.3.2 用于注入数据的2.3.2.1 Autowired2.3.2.2 Qualifier2.3.2.3 Resource2.3.2.4 Value2.3.3 用于改变作用范围的:2.3.3.1 Scope2.3.4 和生命周期相关的&#xff…

TCP三次握手和四次挥手通俗理解

一、TCP报文格式 在了解三次握手和四次挥手之前,先知道TCP报文内部包含了哪些东西。 1 TCP报头中的源端口号和目的端口号同IP数据报中的源IP与目的IP唯一确定一条TCP连接。TCP在发送数据前必须在彼此间建立连接,这里连接意思是:双方需要内保…

智能如何产生,这仍然是个问题

来源:孙学军科学网博客链接地址:https://blog.sciencenet.cn/blog-41174-1316772.html本文的智能只是生物系统工作原理层面,而不是意识层面的,无论是工作原理,还是大脑意识层面,今天的科学仍然没有给出理想…

spring学习笔记05-IOC常用注解(二)

文章目录2.3 关于 Spring 注解和 XML 的选择问题2.4spring 管理对象细节2.5spring 的纯注解配置2.5.1 待改造的问题2.5.2 新注解说明2.5.2.1 Configuration2.5.2.2 ComponentScan2.5.2.3 Bean2.5.2.4 PropertySource2.5.2.5 Import2.5.2.6 通过注解获取容器:2.3 关于…

数据结构与算法——排序

文章目录1.冒泡排序2.选择排序3.插入排序4.快速排序5.堆排序6.归并排序7.希尔排序1.冒泡排序 将一个数组从小到大排序,一次循环(从头开始遍历,将相邻的两个数值比较,如果前面一个大于后面的数字,交换这两个数字&#x…

Luogu P4168 [Violet]蒲公英 分块

这道题算是好好写了。写了三种方法。 有一个好像是$qwq$$N\sqrt(N)$的方法,,但是恳请大佬们帮我看看为什么这么慢$qwq$(后面的第三种) 注:$pos[i]$表示$i$属于第$pos[i]$块。 第一种是统计所有可能的块组成的区间中(第…

一文掌握明年物联网传感器市场!2022中国AIoT产业全景图谱报告新鲜出炉

来源:传感器专家网物联网产业是传感器应用最广泛的领域之一,研发新型传感器,做传感器市场,都不能不考虑物联网产业的需求。2021年随着COVID-19 病毒的存在已常态化,防疫抗疫进入了拉锯阶段;波及全球的“芯片…

spring学习笔记06-spring整合junit(出现的问题,解决的思路)

spring学习笔记06-spring整合junit(出现的问题,解决的思路) 文章目录spring学习笔记06-spring整合junit(出现的问题,解决的思路)3.1测试类中的问题和解决思路3.1.1 问题3.2.1 第一步:pom.xml文件…

phpstorm 不能自动打开上次的历史文件

问题产生的原因:可能是电脑非正常关机,导致phpstrom 无法正常关闭。 一开始我以为是配置上那里出现了问题,所以直接就把配置删除了,然后生成了默认配置。发现还是无法解决问题。然后一个个配置查阅过去。因为我的ide是英文&#x…

EUV光刻机内部揭秘!

转载自: ittbank来源:半导体行业观察PatrickWhelan正在透过他的洁净室服面板凝视着事情的进展。在他面前是一块闪闪发光的玻璃,大约有一个烤箱那么大,上面刻有许多挖出的部分以减轻重量,看起来像一个外星图腾。Whelan 的团队正在将…

数据结构与算法——搜索

文章目录1.内容概述2.岛屿数量2.1 题目描述2.2 DFS深度搜索算法思路2.3 BFS宽度搜索算法思路2.4 C代码实现3.单词接龙3.1 题目描述3.2 算法思路3.3 C代码实现4.单词接龙 II4.1 题目描述4.2 算法思路5.火柴拼正方形5.1 题目描述5.2 算法思路5.3 代码实现5.4 算法思路25.5 代码实…

mybatis学习笔记-01什么是mybatis

该视频为狂神说java视频配套笔记(博主自己手打223,日后做个参考223),b站连接:Mybatis最新完整教程IDEA版【通俗易懂】-01-什么是mybatis 文章目录1.简介1.1是什么1.2持久层1.3持久层1.4为什么需要mybatis?1…

小程序基础能力~网络

(1)网络-使用说明 网络 在小程序/小游戏中使用网络相关的 API 时,需要注意下列问题,请开发者提前了解。 1. 服务器域名配置 每个微信小程序需要事先设置通讯域名,小程序只可以跟指定的域名与进行网络通信。包括普通 HT…

mybatis学习笔记-02-第一个mybatis程序

该视频为狂神说java视频配套笔记(博主自己手打223,日后做个参考223),b站连接:Mybatis最新完整教程IDEA版【通俗易懂】-02-第一个mybatis程序) 文章目录2.第一个mybatis程序2.1搭建环境2.2 创建一个模块2.3编写代码2.4测…

徐波所长专访 | 人工智能:从“作坊式”走向“工业化”新时代

来源:人民网人工智能创新不断 “一体两翼”快速发展人民网:当前,人工智能技术创新不断,应用层出不穷。它究竟走到了哪一步?能否谈谈您是如何看待我国人工智能技术发展现状的?徐波:人工智能是一个…