還能安心洗個澡嗎？未來手機相機能「穿透」牆壁

騰訊數碼訊（紅果）據《每日郵報》網站報道，目前智能手機相機難以置信的能力，可能給我們留下了深刻印象。但成像專家稱，與即將問世的新技術相比，這壓根兒不算什麼。

研究人員聲稱，在激光幫助下，未來的相機能夠「穿透」牆壁，可能催生新一代「間諜手機」。

格拉斯哥大學量子技術教授丹尼爾·法喬（Daniele Faccio）和赫瑞瓦特大學工程和物理科學學院院長史蒂文·麥克勞克林（Stephen McLaughlin），研究了可能為更大的相機技術革命奠定基礎的技術。

我們可能對購買的最新款智能手機的相機技術非常滿意，它們能識別人臉，拍攝超高解析度的慢動作視頻。但這些技術，只是正在醞釀中的更大相機技術革命的開始。

最新的相機研究，正在由增加像素數量轉向融合相機數據與計算過程。我們指的並不是P圖——在照片上增添效果和濾鏡，而是一種全新的方法，輸入數據看起來完全不像是圖像。

只有在經過一系列計算步驟後，它才會成為圖像，這些步驟通常涉及複雜的數學運算，並模擬光線在場景或相機中的傳播。這些額外的計算過程神奇地使我們擺脫了傳統成像技術的束縛。

未來，我們可能甚至不再需要傳統意義上的相機。相反，我們將使用光探測器——就在數年前我們還不會考慮把它們用於拍攝照片。它們將能夠完成令人難以置信的功能，例如穿透濃霧、看清人體內的五臟六腑，甚至看清牆壁後面的事物。

單像素相機

一個極端的例子是單像素相機——依賴於一種非常簡單的原理。典型的相機使用大量像素（微型感測器元件）對一個場景——可能由單個光源照亮——拍照。

但我們也可以反其道而行之，利用一個像素捕獲來自多個光源的信息。為此，我們需要一個可控的光源，例如一次照亮場景中一個地點，或根據一系列不同圖案照亮場景的數據投影儀。

對於每個照亮的地點或圖案，我們可以測量反射光，把所有點的讀數綜合起來，形成最終的圖像。

《每日郵報》表示，很顯然，以這種方式拍照的劣勢是，為了生成一幅圖像，我們必須處理大量的照明點或圖案。

但是，這種成像方式，將使我們能開發看起來似乎是完全不可能的相機，例如，利用不可見光成像的相機。這些相機可以用來透過濃霧或厚厚的積雪拍照。它們能模擬部分動物的眼睛，根據場景中的物體自動提高照片解析度（拍攝的照片的細節豐富程度）。

它甚至能利用從未與我們希望拍攝的物體相互作用的光粒子拍攝照片。這種成像方式利用了「量子糾纏」概念，即兩個粒子可能以某種方式發生聯繫，即使它們之間距離非常遙遠，一個粒子狀態發生變化時，另外一個粒子狀態也會發生相應變化。

在觀看有光亮時屬性可能改變的物體——例如眼睛——時，這可能會產生有趣的可能性。例如，視網膜在黑暗和光亮中看起來是否相同？

多感測器成像

單像素成像只是未來相機技術領域最簡單的創新之一，從表面上來看依賴於傳統的成像概念。

但是，那些使用了大量信息、但傳統技術只能收集其中少量信息的系統，引起了我們的極大興趣。這將是多感測器成像技術的用武之地，多感測器成像技術即利用多個不同的探測器指向同一個場景。哈勃望遠鏡就是應用這一技術的一個開創性例子，它生成的照片，是由利用不同波長的波拍攝的許多不同照片綜合而成的。

但是，現在我們可以購買到這種技術的商品化版本，例如光場相機，它收集同一感測器上的光強度和方向的信息，以生成在拍攝之後可以重新對焦的照片。

下一代相機可能看起來與Light L16相機——採用基於十多個不同感測器的突破性技術——相似。它們的數據由計算機進行處理，生成一個可以重新對焦、變焦、文件大小為50MB的專業級照片。

《每日郵報》稱，然而，這些只是邁向新一代相機的前幾步，新一代相機將改變我們對相片的認識和拍照方式。

研究人員還在努力解決穿過濃霧、透過牆壁，甚至對人體和大腦內部拍攝照片的問題。所有這些技術依賴於綜合照片以及解釋光線在不同物質中傳播的模型。

取得進展的另外一種有趣的方法，依靠人工智慧「學習」從數據中識別圖像。這些技術受到了大腦學習過程的啟發，將在未來的成像系統中發揮重要作用。

單光子和量子成像技術也正在日趨成熟，它們可以在令人難以置信地低的光照下拍攝照片，並以令人難以置信的速度拍攝視頻，幀率可以達到每秒1萬億幀。這樣的速度甚至足以拍攝光本身在場景中傳播的照片。

部分應用可能還需要一段時間的開發才能投入使用，但我們現在知道，基礎物理使得我們能通過聰明地結合新技術和計算技術，解決這些和其他問題。

來源：每日郵報

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