Bell Labs: Kamera ohne Objektiv macht immer scharfe Bilder
Viele Aufnahmen bei zufälliger Blendenmatrix ermöglichen die Bildrekonstruktion. (Bild: Bell Labs)

Bell Labs Kamera ohne Objektiv macht immer scharfe Bilder

Bell Labs hat eine Kamera entwickelt, die nur aus einem Sensor und einem LCD-Panel besteht. Ein Objektiv ist nicht erforderlich. Die Kamera macht zahlreiche Aufnahmen durch eine Zufallslochblende und rekonstruiert daraus das Motiv.

Anzeige

Gang Huang, Hong Jiang, Kim Matthews und Paul Wilford von Bell Labs haben eine Kamera entwickelt, die ohne Objektiv auskommt und immer scharfe Bilder aufnimmt.

  • Blendenmatrix und Sensor der  Compressed-Sensing-Kamera (Bild: Bell Labs)
  • Prototyp der Compressed-Sensing-Kamera (Bild: Bell Labs)
  • LCD-Matrix der Compressed-Sensing-Kamera (Bild: Bell Labs)
  • Aufnahme der Compressed-Sensing-Kamera mit 12,5 Prozent der theoretisch möglichen Messungen (Bild: Bell Labs)
  • Aufnahme der Compressed-Sensing-Kamera mit 25 Prozent der theoretisch möglichen Messungen (Bild: Bell Labs)
  • Aufnahme der Compressed-Sensing-Kamera mit 25 Prozent der theoretisch möglichen Messungen (Bild: Bell Labs)
Blendenmatrix und Sensor der Compressed-Sensing-Kamera (Bild: Bell Labs)

Die Kamera macht nicht eine, sondern zahlreiche Aufnahmen, wobei jedes Mal ein zufälliges Muster von lichtdurchlässigen und undurchlässigen Quadraten auf einem LCD erzeugt wird, das vor dem Sensor liegt. Der Sensor besitzt nur ein Pixel und kann die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau unterscheiden.

Jede dieser Aufnahmen ist zwar für sich unbrauchbar, doch sie stehen miteinander in Beziehung, weil sie die gleiche Szene auf jeweils etwas andere Weise zeigen. Das ist der Schlüssel, um das Motiv per Software zu erzeugen.

Diese Technik wird auch "compressed sensing" genannt, weil nur relativ wenige Messungen erforderlich sind, um die Korrelationen zwischen den Aufnahmen aufzudecken. So entsteht das fertige Gesamtbild als Rekonstruktion der Szene. Seine Qualität steigt mit der Zahl der Messungen an und ist auch abhängig von der Menge der Öffnungen der LCD-Matrix.

Bei einer herkömmlichen Digitalkamera werden hingegen gemessen am Endergebnis viele Informationen zunächst aufgenommen und später beim Komprimieren des Bildes wieder verworfen. Beim hier angewendeten Compressive Sensing wird das Prinzip umgekehrt und nur so viele Daten erfasst, wie für das Endergebnis in etwa erforderlich sind.

Die Beispiele, die mit einem Prototyp aufgenommen wurden, zeigen, wie wenige Messungen notwendig waren, um ein brauchbares Bild zu erzeugen. Die Auflösung des Bildes liegt bei 65.534 RGB-Pixeln. Mit der Ein-Pixel-Kamera wurden einmal 25 Prozent und einmal 12,5 Prozent der theoretisch möglichen 65.534 Aufnahmen mit der Matrix gemacht, um die Szene zu rekonstruieren. Wie lange diese Aufnahmesequenz dauerte, teilten die Forscher nicht mit.

Würden mehrere Sensoren eingesetzt, würden Aufnahmen aus leicht unterschiedlichen Betrachtungswinkeln gewonnen. Damit könnte zum einen die Bildqualität gesteigert und zum anderen die Aufnahmegeschwindigkeit erhöht werden, berichten die Forscher.

Die von Bell Labs entwickelte Technik hat mehrere Vorteile: Zum einen ist das Bild immer scharf gestellt und zum anderen ist so eine Kamera recht preiswert zu produzieren. Der Sensor lässt sich nach Angaben der Forscher im traditionellen CMOS-Prozess herstellen. Die teure und anfällige Optik, die zudem für Verzerrungen und chromatische Aberrationen sorgt, fällt hingegen ersatzlos weg.

Derzeit kann die Kamera nur unbewegte Motive aufnehmen und ist für normale Fotografien damit ungeeignet. Doch die Forscher sind nach einem Bericht der Zeitung MIT Technology Review der Meinung, dass die Technik dennoch praktische Anwendungszwecke vor allem im Sicherheitsbereich bietet, da damit schnell Unterscheide zwischen mehreren Aufnahmen ausgemacht werden können. Auch zur Geschwindigkeitsmessung von sich bewegenden Objekten sei ihr Einsatz denkbar. Sie könnte zudem so konstruiert werden, dass sie auch Licht aus dem nicht sichtbaren Bereich wie zum Beispiel aus dem Infrarotspektrum aufnimmt.

Die Forscher des Bell Labs haben einen wissenschaftlichen Aufsatz zu ihrer Arbeit unter dem Titel "Lensless Imaging by Compressive Sensing" veröffentlicht.


whgreiner 06. Jun 2013

Dass man hier mit digitaler Analyse die Anzahl der nötigen Messungen reduziert, ändert...

metalheim 06. Jun 2013

Das war mehr bildlich gemeint, man _könnte_ es als Mischung bezeichnen. gegen Rainbow...

MistelMistel 06. Jun 2013

lesen bildet

TC 06. Jun 2013

Ist das ein "Ti auf Tageslichprojektor" Panel?? sowas hatten wir damals noch in der Schule ^^

altavista 05. Jun 2013

@golem. +1 die Technik existiert schon seit geraumer Zeit, einpixel kameras die nach...

Kommentieren



Anzeige

Anzeige

  1. IT-Consultant (m/w) Inhouse System Engineering
    Mediengruppe RTL Deutschland GmbH, Köln
  2. Software Quality Engineer (m/w) mit Fokus Elektrotechnik / Mechatronik
    OMICRON electronics GmbH, Klaus/Vorarlberg (Österreich)
  3. SAP Application Manager (m/w) SD, CS, GTS
    über p3b, Winterthur (Schweiz)
  4. Kaufmännischer Angestellter Prozesse & Systeme (m/w)
    Bosch Communication Center Magdeburg GmbH, Magdeburg

 

Detailsuche


Folgen Sie uns
       


  1. Viewsonic

    Gaming-Monitor mit 144 Hz Bildfrequenz

  2. Basis Peak

    Vier Tage schwitzen mit Intels Fitness-Smartwatch

  3. In eigener Sache

    Golem.de offline und unplugged

  4. Arduino

    Neue Details zum 3D-Drucker Materia 101

  5. Microsoft-Handy

    Nokia 130 mit langer Akkulaufzeit für 29 Euro

  6. Jolt

    Schnurloses Laden für die Gopro

  7. Smartwatch

    Pebble senkt die Preise

  8. Überhitzungsgefahr

    Rückruf für Amazon-Basics-Ladeteil

  9. Gapgate

    Spalt im Samsung Galaxy Note 4 ist gewollt

  10. 100-Millionen-Dollar-Datenklau

    Hacker wegen Software-Diebstahls angeklagt



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de



In eigener Sache: Golem.de sucht Videoredakteur/-in
In eigener Sache
Golem.de sucht Videoredakteur/-in
  1. Golem pur Golem.de startet werbefreies Abomodell
  2. In eigener Sache Golem.de definiert sich selbst

Rochester Cloak: Tarnkappe aus vier Linsen
Rochester Cloak
Tarnkappe aus vier Linsen
  1. Roboter Transformer aus Papier

Test Fifa 15: Mehr Emotionen, mehr Gesang, mehr Dreck
Test Fifa 15
Mehr Emotionen, mehr Gesang, mehr Dreck
  1. Fifa 15 angespielt Verbesserter Antritt bringt viele neue Tore
  2. EA-Pressekonferenz Shadow Realms und Merkels lange Nase
  3. EA Access Battlefield 4 und Fifa 14 im Abo

    •  / 
    Zum Artikel