下一代相機革命將給人類帶來「透視」功能

科技賦予人類未來更多的可能性。不同於傳統的成像技術，即將來臨的相機革命提供可穿過濃霧、透視人體、甚至能夠透視牆壁的攝影技術。

來源：邁點聚 編譯：鄭照蓉

相信大多數人對當下智能手機上的照相技術感到滿意，它不僅能識別人臉，還能在高清像素下拍攝視頻。一場更大的攝像變革即將來臨，而這些只是雕蟲小技。

最新的攝像研究正從增加高清像素的數量轉向利用計算處理相機數據，因此，這裡指的並不是photoshop軟體處理圖片的方式。這是一種全新的方法，在這裡輸入的數據實際上可能根本不像圖像。它只是在一系列計算步驟之後才成為圖像，這些步驟通常涉及光線穿過場景和相機的複雜數學和建模。

這一額外的計算處理能將人類從傳統成像技術的枷鎖中解放出來，有一天我們甚至不再需要傳統意義上的相機了。相反，人類將使用幾年前從未考慮過的光探測器。他們能做一些不可思議的事情，比如穿過濃霧、透視人體、甚至能夠透視牆壁。

單像素相機

其中一個特別的例子就是單像素相機，它是基於一個簡單的原理。傳統的攝像使用許多像素來捕捉單一光源照亮的場景，但你也可以換一種方法，用單一像素捕捉多光源照射下的場景。

要做到這一點，你需要一個可控光源，比如一個簡單的投影儀，它可以在一個時間點或一系列不同的模式下照亮場景。對於每個照明點或模式，你需要測量反射的光量，再加上你需要的東西來創造最終的圖像。

顯然，這種攝像方式的缺點就是你必須發送大量的照明電或照明模式，以便形成一個圖像（傳統鏡頭只需按一次快門即可），但是這種攝像技術能給你其他相機無法實現的功能。

這些攝像機可以在濃霧或者大雪中拍攝照片。他們也可以模仿一些動物的眼睛，並根據場景中的內容自動增加圖像的解析度。它也可以從那些從未與我們想要拍攝的物體相互作用的光粒子中捕捉圖像。這是應用了「量子糾纏」的概念：即使兩個粒子相距很遠，它們之間以某種方式連接，無論其中一顆粒子發生何種情況，另一個粒子也會發生相應的情況。

多感測器成像

單像素成像技術是即將到來的相機革命中最簡單的創造之一，它依賴於成像的傳統觀念。我們現在可以看到，人們對使用大量信息的系統感興趣，但傳統技術只是收集其中的一小部分。

我們可以使用包含多個探測器的感測器，這些探測器都指向同一場景。哈勃望遠鏡是這方面的一個開創性的例子，它產生的圖片是由不同波長的不同圖像組合而成的。現在這種技術的商業版本值日可待了。例如Lytro相機，它可以在同一感測器上收集光強度和光方向的信息，在拍攝圖像後重新聚焦。

下一代相機很可能看起來就像L16輕型相機，它的特點是基於十多個不同感測器的突破性技術。他們的數據結合使用計算機提供了50Mb可重新聚焦和縮放的專業圖像。這款相機的外觀看起來像畢加索對智能手機中攝像頭的詮釋，簡約又抽象。

然而，這只是邁向新一代相機的第一步，它將改變人類拍攝圖像的方式。研究人員還在努力研究透霧、透牆、甚至在人體和大腦深處成像的問題。

所有這些技術都依賴於圖像和模型的結合。這些模型解釋了光是如何通過或圍繞不同的物質來傳播的。另一種技術是利用人工智慧「學習」從數據中識別物體，這些技術的靈感來自於人類大腦的學習過程，並且很可能在未來的成像系統中扮演重要角色。

單光子和量子成像技術也逐漸成熟，他們可以以令人難以置信的低亮度和極快的速度拍攝到每秒萬億幀的圖像。這足以捕捉到光本身在一個場景中移動的圖像。

這些新技術還需要一定時間來實現。但我們知道，通過新技術和計算功能的巧妙結合，這些問題可以得到解決。

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