Сенсоры с трехмерным зрением

Исследователи Стэнфордского Университета сумели создать 3-Мп датчик изображения, который может оценивать расстояние от картинной плоскости каждого пикселя двухмерной фотографии.

Группа ученых под руководством Кэйта Файфа (Keith Fife) разработала так называемый «мультидиафрагменный датчик изображения», который принципиально отличается от светодетекторов, используемых в традиционных цифровых камерах. Вместо того, чтобы целиком захватывать изображение, прототип 3-Мп сенсора Файфа разбивает сцену на множество мелких участков размером 16×16 пикселей, называемых подмассивами. Каждый из таких подмассивов охватывается с помощью отдельной линзы. О чем идет речь, можно понять, взглянув на следующую иллюстрацию.

После того, как мультидиафрагменный сенсор захватил всю область сцены, в работу включается специальное программное обеспечение, которое анализирует полученную информацию с помощью алгоритмов, основанных на сопоставлении данных от разных участков.

Итогом работы трехмерного сенсора является фотография, сопровождаемая так называемой «картой глубин», которая описывает не только соотношение красного, синего и зеленого компонентов пикселя, а и его глубину. Пока что исследователями еще не разработан специфический формат хранения данных такого типа, но информация о глубине может быть прикреплена к стандартным файлам JPEG в виде метаданных.

Напоследок хочется отметить, что трехмерные сенсоры изображения выглядят довольно перспективными для дальнейшего развития цифровой фотографии, но есть некоторые важные нюансы, на которые стоит обратить внимание. Во-первых, захватываемые участки (подмассивы) частично перекрываются, поэтому итоговое общее максимальное разрешение будет меньше ожидаемого. Кроме того, обработка изображений по новой технологии требует большой вычислительной мощности, более чем в 10 раз превышающей требования стандартных фотокамер. Это не только скажется на скорости фотографирования, но и намного быстрее будет «съедать» аккумулятор.

На иллюстрации выше изображен прототип чипа, состоящий из 12616 подмассивов 16×16 пикселей. Каждый пиксель имеет диаметр 0,7 микрона, а потребляемая мощность чипа достигает 10,45 мВт.