上海时时彩最快开奖结果查询|上海时时彩开奖查询
    English 郵件系統 RSS訂閱 加入收藏
   
 

您現在的位置:新疆自治區科技廳
 

無色差高顏值的拍照“神器”來了!----中國科學院

文章來源:中國科學院    時間:2019-03-04


美顏相機、數碼單反相機……既要不失真,更要拍得好看,如何得到對身邊彩色世界的最優成像,一直是人們的美好期待,也是光學相機研究的重要課題和科學家追求的終極目標。

近日,南京大學固體微結構物理國家重點實驗室教授、中國科學院院士祝世寧課題組與臺灣大學、臺灣“中研院”教授蔡定平課題組合作研發出基于消色差超構透鏡陣列的全彩色光場成像拍照系統,帶來高清晰度與高集成度的拍照新模式。日前,該成果發表在《自然—納米技術》上。

無色差,才能拍得美

在眾多拍照“神器”中,光場相機無疑屬于一個跨時代的概念產品。

人們使用一般相機時,拍照前須選定目標物體,根據光線和角度進行圖像定格,想要拍出一張理想的照片大多取決于拍照人的水平和經驗。但光場相機可讓拍攝者先拍照,隨即通過微透鏡陣列從入射光的強度和方向獲得更為復雜的立體光學信息, 自動組成更完美的圖像。對于“手殘黨”來說,這確實是個福音。

然而作為小眾產品,其研發的速度畢竟跟不上影像行業的革新。甭說愛美人士想要的“大臉瘦臉”等功能,連基本色差都解決不了,像素和畫質都較難滿足用戶需求,加之高昂的價格,光場相機在民用化道路上越走越遠。

“材料的光學特性隨波長變化而改變,這導致了光學元器件的色差現象。色差問題嚴重影響著寬波段工作的光學系統的精度和效果,特別是在可見光波段的彩色成像。難以避免的色差現象大大影響了成像的效果。”論文并列第一作者、南京大學物理學院副教授王漱明分析說。

為解決這一難題,祝世寧團隊決定從解決色差問題入手。 2016年,該團隊首先研制出單個連續寬帶消色差超構透鏡。該透鏡雖能滿足簡單成像的要求,但為了實現寬帶連續消色差,消色差超構透鏡的尺寸(通光口徑)和數值孔徑(描述聚焦能力的參數)不能同時做得很大,單個透鏡的尺寸大致在100微米左右,這限制了透鏡的尺寸和聚焦能力。

有沒有辦法可以對此技術進行改進,從而實現更優的成像呢?自然界的昆蟲復眼給了科學家靈感。

打造高質量全彩光場成像系統

祝世寧告訴《中國科學報》,人們發現由多個小眼排列組成的昆蟲復眼系統,具有更大的視野和更高的空間分辨能力。通過類比復眼結構,光場相機的鏡頭可以用多個微小透鏡陣列組成。

然而,微小透鏡陣列加工及組合具有極大難度,這也是傳統消色差光場成像的“卡脖子”問題。

研究團隊另辟蹊徑,在原先單個消色差透鏡取得突破的基礎上,采用60×60的超構透鏡陣列在可見光范圍內準確捕捉光場的強度和方向信息,結合數字圖像處理后得到消色差的清晰圖像。

“該陣列不但解決了通光口徑小的問題,同時對單個透鏡的尺寸要求也降低,讓其數值孔徑變大,從而實現了更高的成像分辨率。多個成像透鏡可以從不同角度觀測物體,能很好地分辨出物體的深度。大家都很關注立體成像的能力(比如手機的面部識別),可以說這是一個一舉多得的設計。”王漱明說。

基于上述設計,科學家開展了樣本制作和實驗測試,選取GaN半導體材料進行樣品制作。

王漱明介紹:“樣品制作需要使用SiO2薄膜作為硬膜,并結合精確調控的干法刻蝕工藝,才能實現這樣高難度的加工。無論國際國內,可以實現這種加工水平的研究小組屈指可數。”

在最終的光場成像測試結果中,實驗人員在對不同深度、顏色的ABC字母進行的光場成像及對白光照明的分辨率板的成像中,都沒有看到明顯的色差效應。實驗人員通過對物體的空間位置的反演,實現了對物體運動速度的提取。這也是光場成像的重要用途。

開啟高顏值拍攝新模式

據了解,基于消色差超構透鏡陣列實現的全彩色光場成像系統,挑戰了傳統的成像模式,是一個較有前景的市場方向。

王漱明告訴《中國科學報》:“該系統可以讓拍照成像的顏色更真實、成像質量更高。同時立體成像可以采集個人的身材或者面部的三維信息,結合虛擬現實技術實現虛擬換妝和換裝。在生活中,對場景的三維立體成像也有很多應用,包括家裝和展示的設計等。”

祝世寧介紹,使用超構透鏡代替傳統透鏡是成像技術的一場革命,使未來的照相機、顯微鏡等成像系統體積更小、重量更輕、性能更強、功能更多。

“這次我們研發的基于可見光連續消色差超構透鏡陣列的光場相機在手機、電腦、機器人視覺、自動駕駛車輛以及虛擬和增強現實等方面具有重要應用價值,帶來的影響難以估量。”他說。

 
 
 
 

開辦單位:新疆維吾爾自治區科學技術廳                       主辦單位:新疆維吾爾自治區科學技術廳辦公室
承辦單位:新疆維吾爾自治區科技發展戰略研究院               技術支持:新疆西北星信息技術有限責任公司
地址:烏魯木齊市科學一街353號 │ 郵編:830011 │ 電話:0991-3835353 │ 新ICP備18000349號-1 
│ 新公網字備65010402000007 │ 網站標識碼:6500000037 網站地圖網站聲明
版權所有:新疆維吾爾自治區科學技術廳

政務微博

政務微信
 

上海时时彩最快开奖结果查询