На смену традиционным оптическим устройствам могут прийти компактные и интеллектуальные системы визуализации.
Современную жизнь сложно представить без технологий визуализации. Камеры используются во всех сферах деятельности человека – от космоса, научных исследований до бытовых устройств.
Стремление к миниатюризации механических, оптических и электронных компонентов не прекращается. Исследователи ищут способы создания более компактных, лёгких и энергоэффективных камер.
Чтобы решить эту проблему учёные исследуют сверхплоскую оптику как альтернативу громоздким линзам большинства камер. В отличие от традиционных изогнутых стеклянных или пластиковых линз, сверхплоская оптика, такая как металинзы, использует чрезвычайно тонкий слой наноструктур для управления светом. Благодаря этим структурам они в сотни, а то и тысячи раз меньше и легче стандартных линз.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, группа исследователей из кафедры электротехники и вычислительной техники Вашингтонского университета (UW ECE) и кафедры компьютерных наук Принстонского университета продемонстрировала, что сверхплоская оптика с большой апертурой способна получать высококачественные цветные изображения и видео, сопоставимые с теми, которые создают традиционные объективы. Этот результат опровергает давнее предположение о том, что одна металинза с большой апертурой не способна создавать чёткие полноцветные изображения.
Вычислительная часть оптической системы команды использует искусственный интеллект — вероятностную нейронную сеть, основанную на диффузии. Эта система, работающая на основе искусственного интеллекта, обрабатывает данные, полученные с ультраплоской оптики, и выводит изображения с меньшей мутностью, лучшей цветопередачей, более яркими оттенками и улучшенным шумоподавлением. Всё это позволяет получать высококачественные цветные изображения, практически неотличимые от изображений, снятых обычной камерой.
