Дата публикации: 21 апреля 2020 г.

В EPFL разработали первую в мире камеру MegaX с разрешением в миллион пикселей

Ученые Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), работающие совместно с Canon, разработали камеру, которая может снимать 3D-изображения с рекордной скоростью и разрешением.

«Это то, о чем я давно мечтал», - говорит Эдоардо Чарбон (Edoardo Charbon), профессор Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и руководитель лаборатории усовершенствованной квантовой архитектуры (Advanced Quantum Architecture Laboratory) в Технической школе EPFL (EPFL’s School of Engineering). «MegaX является кульминацией более чем 15-летних исследований однофотонных лавинных диодов (SPAD), которые являются фотоприемниками, используемыми в технологии датчиков изображения нового поколения». У господина Э. Чарбона есть веские основания для гордости, поскольку он и его исследовательская группа разработали первую в мире камеру с разрешением в миллион пикселей. 

Подробная статья о результатах исследования  опубликована в журнале Optica.

Отличительной особенностью их камеры является то, что она может захватывать и подсчитывать самую маленькую форму элементарной частицы: фотон. Фотоны невидимы для человеческого глаза, мы можем видеть только непрерывные пучки фотонов, подобные тем, которые используются в лазерных указках. Но MegaX может снимать траектории отдельных фотонов в лучах света. Когда они показаны в виде видео, они выглядят как падающие звезды. «Нам пришлось снизить скорость пленки в 300 миллионов раз, чтобы увидеть движение отдельных фотонов», - говорит Чарбон.

Но это еще не все. MegaX чрезвычайно быстро работает и может принимать до 24 000 изображений в секунду. Для сравнения, фильмы снимаются со скоростью 24 кадра в секунду. MegaX также имеет три других важных преимущества: он имеет очень большой динамический диапазон, может создавать трехмерные представления и может выполнять глубокую сегментацию этих представлений - и все это одновременно. «Благодаря высокому разрешению и расширенным возможностям обнаружения, - сказал профессор Чарбон, - MegaX можно использовать в приложениях, которые включают виртуальную и дополненную реальность».

Восстановление 3D-изображений

Так как именно работает камера? «Она захватывает отдельные фотоны и преобразует их в электрические сигналы, которые хранятся в цифровой системе памяти», - сказал профессор Чарбон. Процесс захвата фотонов занимает всего одну наносекунду или 1x10-9 секунд. Камера также может точно определить, когда фотон попадает на датчик и измерить, сколько времени понадобилось фотону, чтобы пройти между объектом, который его испустил и камерой, и, следовательно, рассчитать это расстояние. «Это время называется временем полета», - объясняет Чарбон. «Возможность рассчитать его и одновременно захватить миллион пикселей - это то, что позволяет камере генерировать 3D-изображения очень быстро».

Светлый и темный

Мы можем видеть, насколько поразительным является эффект, когда мы смотрим на пример изображения снятого из офиса. При использовании стандартных камер очень светлые и очень темные области на снимке насыщаются и наши глаза видят только черный и белый. Но с MegaX мы можем видеть как светлые, так и темные объекты одинаково хорошо. «MegaX позволяет существенно увеличить динамический диапазон, намного превосходя возможности камеры высокого разрешения», - говорит Чарбон.

Так как скоро мы сможем купить MegaX? «Не сейчас», - говорит Чарбон. Основным препятствием является размер пикселя. Обычная камера имеет размер пикселя 0,9 мкм, но размер пикселя в MegaX в десять раз больше и составляет 9 мкм. «Наша команда уже работает над MegaX следующего поколения с размером пикселя 2,2 мкм», - добавляет Чарбон. «Наша цель - не обязательно заставить MegaX работать как обычная камера, а скорее создать 4D камеру. Три стандартных измерения плюс время с максимально возможным количеством пикселей, чтобы достичь более высокого разрешения».

Источник: actu.epfl.ch

Гасанбекова Л. А. Оценка эффективности финансово-хозяйственной деятельности государственных унитарных предприятий Практическое пособие / Л. А. Гасанбекова, В. И. Никитина, Б. В. Сошников; под общ. науч. ред. канд. экон. наук О. А. Коробко. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2019. – 49 с. (ISBN 978-5-904670-54-2). Доступна электронная версия печатного издания.

Вопросы контроля хозяйственной деятельности и финансового аудита, национальной безопасности, системного анализа и управления Сборник материалов III Всеросс. науч.-практ. конф., г. Москва, 29 декабря 2017. – М.: ФГБНУ «Аналитический центр» Минобрнауки России, 2018. – 200 с. (ISBN 978-5-904670-53-5). Доступна электронная версия печатного издания.

открыть полный список изданий Центра →