Ўзбек тили
Kameralar modullari linzasiz ishlay oladimi? Hisoblash tasvirida inqilobiy o'zgarish
Tashkil Topildi 2025.11.21
Yillar davomida biz kameralar linzalarga muhtojligini oddiy deb bilib kelmoqdamiz — xuddi qanday qilib avtomobillar dvigatelga yoki telefonlar ekranlarga muhtojligini taxmin qilamiz. Linzalar uzoq vaqtdan beri kameraning "ko'zi" bo'lib kelmoqda.kamera modullari, yorug'likni egib, sensorlarga aniq tasvirlarni yo'naltirish. Lekin agar bu asosiy faraz endi to'g'ri bo'lmasa? Bugungi kunda hisoblashli tasvirlash, AI algoritmlari va mikro ishlab chiqarish sohasidagi yutuqlar kamera modullari linzalarsiz ishlay olishini isbotlamoqda—bu esa tasvirlash texnologiyasining imkoniyatlarini qayta belgilaydigan kichikroq, arzonroq va ko'p funksiyali qurilmalarga eshiklarni ochmoqda.
Lensless Inqilob: Bu Qanday Ishlaydi
Lensless kamera modullari faqat linzani olib tashlamaydi — ular butun tasvir jarayonini qayta o'ylab chiqadi. An'anaviy kameralar yorug'likni qaytarish va sensor ustida to'g'ridan-to'g'ri tasvir hosil qilish uchun optik linzalarga tayanadi. Lensless tizimlar ushbu jismoniy fokuslashni "hisoblash fokuslash" bilan almashtiradi: ular alternativ optik tuzilmalar orqali xom yorug'lik ma'lumotlarini to'playdi va aniq, foydalanish mumkin bo'lgan tasvirlarni qayta tiklash uchun algoritmlardan foydalanadi. Bu imkoniyatni berayotgan uchta inqilobiy texnologiya:
1. Dasturlashtiriladigan Maskalash Tasvirlash: Dinamik Yorug'lik Kodlash
Lensless texnologiyasida o'yin o'zgartiruvchi yangilik Nanjing Fan va Texnologiya Universiteti tadqiqotchilari tomonidan ishlab chiqilgan Lensless Imaging with a Programmable Fresnel Zone Aperture (LIP) tizimidan kelib chiqadi. LIP linzadan foydalanish o'rniga, dinamik Fresnel Zone Apertures (FZA) — yorug'likni modulyatsiya qilib, fazoviy va chastota ma'lumotlarini olish uchun naqshlarni ko'rsatadigan dasturlashtiriladigan maskadan foydalanadi.
Tizim ikki asosiy bosqichda ishlaydi: birinchi navbatda, dasturlashtiriladigan maska FZA ni siljitib, bir nechta sub-apertura yorug'lik maydoni ma'lumot nuqtalarini to'playdi. Keyin, parallel birlashtirish algoritmi ushbu ma'lumot nuqtalarini chastota sohasida birlashtirib, yuqori aniqlikdagi tasvirlarni qayta tiklaydi. Natija? An'anaviy statik maska linzasiz tizimlarga nisbatan 2.5x aniqlik oshishi va 3 dB signal-shovqin nisbati yaxshilanishi. Dinamik rejimda, bu 15 fps ga erishadi—haqiqiy vaqt rejimida harakatni tanib olish va inson-kompyuter o'zaro ta'siri uchun etarlicha tez—shu bilan birga kamera modulining o'lchamini 90% ga kamaytiradi.
2. Yorug'lik aks ettirish tasvirlash: Shisha "Ko'rinmas linza" sifatida
Utah universitetining Rajesh Menon boshqacha yondashuvni tanladi: an'anaviy linzalarni almashtirish uchun shisha ichidagi aks ettirilgan yorug'likdan foydalanish. Yorug'likning ko'p qismi shishadan o'tadi, lekin kichik bir qismi uning ichki yuzalaridan aks etadi. Menonning jamoasi akril shisha panelining chetiga CMOS sensorini ulab, panelning qolgan qismini bu aks etayotgan yorug'likni ushlab turish uchun aks ettiruvchi lenta bilan qoplagan.
Yorug'lik shisha ustiga tushganda, sensor aks etgan signallarni aniqlaydi va mashina o'rganish algoritmlari ushbu ma'lumotlarni tasvirlarga aylantiradi. Ushbu dizaynning ajoyibligi uning soddaligida: shisha o'zi optik element sifatida harakat qiladi, har qanday egri linzalarga ehtiyojni yo'q qiladi. Xom tasvirlar inson ko'zlari uchun noaniq bo'lsa-da, ular kompyuterlar uchun muhim ma'lumotlarni olish uchun yetarli ma'lumotni o'z ichiga oladi — bu mashinalar, insonlar emas, "ko'ruvchilar" bo'lgan ilovalar uchun mukammal.
3. Mikrolens Massivlari: Miniatюr Yorug'lik To'plovchilar
3D tasvirlash uchun, Kaliforniya universiteti, Devis tadqiqotchilari ingichka mikrolenslar to'plamidan foydalangan holda lensiz modul ishlab chiqdilar. Bitta katta linzadan farqli o'laroq, ushbu to'plam 37 ta kichik polimer linzalarini (faqat 12mm diametrda) bir nechta burchaklardan yorug'likni ushlash uchun ishlatadi. Har bir mikrolens alohida nuqtai nazar sifatida harakat qiladi, chuqurlik ma'lumotlarini to'playdi va AI algoritmlari uni real vaqtda 3D tasvirlarga qayta quradi.
Ushbu texnologiya an'anaviy 3D kameralarining asosiy cheklovini hal qiladi: u bitta ekspozitsiya bilan ishlaydi va murakkab kalibrlashdan qochadi. Yengil, moslashuvchan massiv robotlar, sanoat tekshiruvi va VR/AR tizimlari uchun ideal — bu yerda o'lcham va tezlik mukammal foto-sifatli tasvirlardan ko'ra muhimroqdir.
Haqiqiy Dunyo Ilovalari: Lensiz Kameralar Qayerda Yaltiraydi
Lensless kamera modullari faqat laboratoriya tajribalari emas — ular allaqachon sanoatlar bo'ylab amaliy foydalanishlarni topmoqda, ularning eng katta afzalliklari: kichik o'lcham, past narx va chidamlilik. Mana, o'zgartirilayotgan sohalar:
VR/AR va Kiynish Texnologiyalari
VR/AR qurilmalardagi eng katta to'siq - bu joy - an'anaviy kamerani ko'z harakatlarini kuzatish yoki harakatlarni boshqarish uchun qo'shish quloqchinlarni og'irlashtiradi. Linzasiz modullar bu muammoni hal qiladi: Menonning shisha asosidagi tizimi ko'z harakatlarini kuzatish uchun VR/AR linzalarga muammosiz joylashadi, Nanjing universitetining LIP moduli esa 90% o'lcham kamaytirish bilan engil kiyiladigan qurilmalar uchun mukammal qiladi. Ushbu modullar tasvirlash imkoniyatlarini qo'shadi, qulaylik yoki dizayndan voz kechmasdan.
Tibbiy tasvirlash
An'anaviy endoskoplar bemorlar uchun noqulay bo'lishi mumkin bo'lgan uzun, qattiq linzalardan foydalanadi. Linzasiz modullar juda yupqa, moslashuvchan endoskoplarni ta'minlaydi, ular tanadagi tor joylarga kirish imkonini beradi. Ularning kichik shakli to'qima zararlanishi xavfini kamaytiradi, shu bilan birga hisoblash rekonstruktsiyasi shifokorlar uchun aniq tashxis qo'yish uchun zarur bo'lgan tasvir aniqligini saqlab qoladi.
Xavfsizlik va Kuzatuv
Lensless kameralar yashirin afzallikni taklif etadi: ular derazalarga, devorlarga yoki kundalik ob'ektlarga aniqlanmasdan integratsiya qilinishi mumkin. Hikvision kabi brendlar lensless texnologiyasidan foydalangan holda "ko'rinmas" xavfsizlik kameralarini ishga tushirdilar, bu kameralar muhitga aralashib, harakat va faoliyatni qayd etadi. Ularning mustahkamligi—nozik linzali elementlarisiz—ularni qiyin tashqi sharoitlar uchun ham ideal qiladi.
Автомобил ва Робототехника
O'z-o'zini boshqaradigan avtomobillar va robotlar navigatsiya qilish uchun ixcham, ishonchli tasvir tizimlariga muhtoj. Linzasiz modullar transport vositalarining boshqaruv panellarida yoki robot qo'llarida tor joylarga joylashadi, ularning cheksiz chuqurlikdagi maydoni (jismoniy fokuslashning yo'qligi natijasi) turli masofalarda ob'ektlarni aniqlashga yordam beradi. 3D imkoniyatiga ega mikrolenslar to'plami modullari robot manipulyatsiyasi uchun ayniqsa foydalidir, bu mashinalarga ular tutayotgan ob'ektlarning shaklini "ko'rish" imkonini beradi.
Bozor O'sishi: Inqilob Ortidagi Raqamlar
Lentzasiz kamera bozori bu ilovalar ommalashgani sayin kengaymoqda. 2020 yilda global bozor hajmi 25 milliard dollarni tashkil etdi va 2025 yilga kelib 60 milliard dollarga yetishi kutilmoqda — yillik o'sish sur'ati 18% dan ortiq. Xitoyda esa, bozor 2025 yilga kelib 21 milliard dollarni (150 milliard RMB) tashkil etishi kutilmoqda, bu esa iste'mol elektronika va tibbiyot qurilmalari talabidan kelib chiqmoqda.
Asosiy o'yinchilar, masalan, Hitachi, Teledyne Princeton Instruments va Huawei texnologiyaga katta sarmoya kiritmoqda. Hatto an'anaviy kamera gigantlari bo'lgan Canon va Sony ham kiyiladigan va IoT bozorlarida raqobatbardosh bo'lish uchun linzasiz dizaynlarni o'rganmoqda. Harakatlantiruvchi kuch? Xarajat: linzalarni olib tashlash kamera modullarining eng qimmat komponentlaridan birini yo'q qiladi, bu esa tasvirlashni ko'proq qurilmalarga kirish mumkin qiladi.
Challengelar va Oldinda Yo'l
Lensless kamera modullari mukammal emas—hali. Ular tadqiqotchilar hal qilish uchun shoshilayotgan uchta asosiy muammoga duch kelmoqdalar:
Birinchidan, zaif yorug'lik ishlashi. Yorug'likni to'plovchi linzasiz, linzasiz tizimlar past yorug'lik sharoitlarida qiyinchiliklarga duch keladi, bu esa shovqinli tasvirlarga olib keladi. So'nggi paytlarda EPFL usuli kabi tashqi yoritishni hisobga oladigan AI shovqinsizlantirishdagi yutuqlar ishlashni yaxshilamoqda, lekin tungi kuzatuv kabi past yorug'lik muhitlari uchun ko'proq ish talab etiladi.
Ikkinchidan, yuqori aniqlik cheklovlari. LIP texnologiyasi ajoyib aniqlik yutuqlariga erishsa-da, linzasiz modullar hali ham yuqori darajadagi DSLR linzalarning tafsilotlari bilan taqqoslanmaydi. Iste'mol fotosurati uchun bu an'anaviy kameralarni tez orada almashtirish ehtimoli pastligini anglatadi - lekin mashina ko'rish va asosiy tasvirlash uchun aniqlik allaqachon yetarli.
Uchinchidan, algoritm murakkabligi. Linzasiz tasvirlash kuchli protsessorlarga tayanadi, bu esa qayta tiklash algoritmlarini ishga tushirish uchun zarur. IoT sensorlari kabi past quvvatli qurilmalar uchun bu batareyalarni tezda tugatishi mumkin. Optimallashtirilgan neyron tarmoqlar va samaraliroq apparatura buni hal qilmoqda, lekin energiya samaradorligi hali ham ustuvor vazifa bo'lib qolmoqda.
Kelajak yorqin ko'rinadi. AI algoritmlari kuchayib borayotgan va mikro ishlab chiqarish arzonlashayotgan sari, linzasiz modullar doimo yaxshilanadi. Tadqiqotchilar allaqachon ko'p modalli tasvirlashni o'rganmoqda - linzasiz tizimlarni tibbiy diagnostika va materiallarni tahlil qilish uchun polarizatsiya yoki spektral sezish bilan birlashtirish. Biz shuningdek, 5G bilan integratsiyani ko'rmoqdamiz, bu esa mahalliy qurilmalar o'rniga bulutli serverlarda real vaqt rejimida tasvirni qayta tiklash imkonini beradi.
Xulosa: Linza davrining tugashi?
Shunday qilib, kamera modullari linzasiz ishlay oladimi? Javob qat'iy ha—va ular allaqachon an'anaviy linzali tizimlardan muhim sohalarda ustunlik qilmoqda. Linzasiz texnologiya faqat yangilik emas; bu funksiyani, o'lchamni va narxni mukammal tasvir aniqligidan ustun qo'yadigan paradigm o'zgarishidir.
Iste'molchilar uchun bu, kichikroq, arzonroq qurilmalar demakdir, ichida tasvir olish imkoniyatlari mavjud — sog'liqni kuzatish uchun kichik linzasiz sensorlar bilan ishlaydigan aqlli soatlaridan tortib, engilroq his qilinadigan VR ko'zoynaklargacha. Sanoatlar uchun esa, bu an'anaviy kameralar joylashmaydigan joylarga mos keladigan tasvir olish yechimlarini anglatadi, inson tanasi ichidan tortib, o'z-o'zini boshqaradigan avtomobillarning tor joylariga qadar.
Ob'ektiv butunlay yo'qolmaydi - yuqori darajadagi fotografiya va professional videografiya hali ham aniqlik ob'ektivlariga tayanadi. Ammo muzey sifatidagi fotosuratlarga ehtiyoj sezmaydigan milliardlab tasvirlash qurilmalari uchun ob'ektivsiz modullar ustunlik qilmoqda. Hisoblash tasvirlash rivojlanishda davom etar ekan, biz tez orada "Kameralar ob'ektivlarsiz ishlay oladimi?" degan savolni bermay qo'yamiz va nima uchun biz avval ob'ektivlarga ehtiyoj sezganimizni o'ylay boshlaymiz.
Aloqa
Ma'lumatingizni qoldiring va biz siz bilan bog'lanamiz.
WhatsApp
WeChat