Este artículo apareció originalmente en Fotografía Popular.
Todos los fotógrafos conocen esta verdad: cuando se trata de cámaras y equipos, las cosas pueden volverse enormes y rápidas. Especialmente en el departamento de lentes. Aunque la cámara sin espejo se promocionó por primera vez como la alternativa más pequeña y liviana a las DSLR gruesas (y, de alguna manera, aún mantienen esa promesa), es difícil ignorar el hecho de que estos sistemas livianos que alguna vez fueron prometedores pueden rápidamente empantanarse con el vidrio. Y aunque los lentes han sido parte del proceso fotográfico desde, bueno, desde el principio, investigación innovadora por un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de Tokio podría conducir a nuevos sistemas de imágenes sin lentes y, finalmente, a un futuro sin lentes.
Desafíos de una cámara sin lente
El concepto de la cámara sin lentes no es del todo nuevo. Sin embargo, hasta ahora, la tecnología aún no ha producido resultados utilizables, y el tiempo computacional necesario para generar las imágenes ha sido demasiado letárgico para el uso práctico.
La tecnología actual requiere la resolución de un problema de optimización convexo, y los cálculos iterativos (lo que significa que se pueden devolver múltiples resultados) hacen que sea un proceso prolongado. Pero la propuesta de Tokyo Tech tiene la posibilidad de realizar grandes mejoras en el proceso.
“El aprendizaje profundo podría ayudar a evitar las limitaciones de la decodificación basada en modelos, ya que puede aprender el modelo y decodificar la imagen mediante un proceso directo no iterativo”, dijo el equipo. explicado en Phys.org. “Los métodos de aprendizaje profundo existentes para imágenes sin lentes, que utilizan una red neuronal convolucional (CNN), no pueden producir imágenes de alta calidad. Son ineficientes porque CNN procesa la imagen en función de las relaciones de los píxeles “locales” vecinos, mientras que la óptica sin lentes transforma la información local en la escena en información “global” superpuesta en todos los píxeles del sensor de imagen, a través de una propiedad llamada “multiplexación”. ‘”
Investigadores de Tokyo Tech proponen tecnología novedosa
El equipo de Tokyo Tech ha propuesto un nuevo método de reconstrucción de imágenes utilizando un algoritmo matemático. El hardware consta de una máscara y un sensor de imagen, con la máscara codificando la luz incidente (luz que incide sobre el sujeto), que luego proyecta patrones en el sensor.
Mirando estos patrones, el ojo humano sería incapaz de descifrar ninguna información utilizable: todo se representa como manchas incomprensibles, similares a la marca que queda cuando arrojas espaguetis a la pared o haces Jackson Pollock en un lienzo. Sin embargo, el algoritmo óptico es capaz de decodificar la información, arrojando resultados bastante precisos.
“Sin las limitaciones de una lente, la cámara sin lente podría ser ultraminiatura, lo que permitiría nuevas aplicaciones que están más allá de nuestra imaginación”, dice el profesor Masahiro Yamaguchi de Tokyo Tech.
Cómo funciona
El equipo ha sido pionero en una tecnología que ellos llaman Vision Transformer (ViT), que puede aprender características de la imagen en lo que describen como una moda “jerárquica”, evitando así el procesamiento tradicional de CNN. Esto significa una reconstrucción directa, sin necesidad de cálculos iterativos, y una reducción de los errores de aproximación.
Donde CNN se basó en información de píxeles locales, ViT puede usar características globales en una imagen. Según los experimentos, el proceso es viable y la cámara propuesta genera imágenes de alta calidad con un tiempo de procesamiento que permitiría la captura en tiempo real.
“El objetivo final de una cámara sin lente es ser pequeña pero poderosa. Estamos entusiasmados de liderar esta nueva dirección para las soluciones de imágenes y detección de próxima generación”, dice el autor principal del estudio, el Sr. Xiuxi Pan de Tokyo Tech.