Mae'r hyn sy'n ymddangos yn amhosibl yn troi'n realiti. Yn ddiweddar fe wnaethom bostio erthygl yma ar y Sianel iPhoto am y prosiect metallenses, technoleg chwyldroadol a all ddileu lensys camera. Fodd bynnag, dim ond cysyniad oedd dan astudiaeth a datblygiad ydoedd. Ond nawr, mae grŵp o ymchwilwyr yn Tokyo Tech wedi creu camera newydd di-lens sy'n defnyddio dysgu peirianyddol ac sy'n gallu dal lluniau miniog yn gyflym ac yn gywir.

“Heb gyfyngiadau lens, mae'r gallai camera di-lens fod yn hynod fach, a allai alluogi cymwysiadau newydd sydd y tu hwnt i’n dychymyg,” meddai’r Athro Masahiro Yamaguchi o Sefydliad Technoleg Tokyo, cyd-awdur y prosiect ymchwil.

Y prototeip camera di-lens a grëwyd gan ymchwilwyr Tokyo Tech

Nid yw'r syniad o gamera heb lens yn newydd. Mae rhai ymdrechion eisoes wedi'u gwneud ers 2013. Ond tan hynny, daeth y prosiectau i mewn i ddiffyg eglurder y delweddau a'r oedi wrth brosesu'r lluniau. Mae hynny oherwydd mai dim ond mwgwd tenau sydd gan gamera heb lens o flaen synhwyrydd delwedd sy'n amgodio ac yn ail-greu golygfeydd yn fathemategol.

Defnyddiodd camerâu di-lens blaenorol ddulliau i reoli'r golau sy'n taro'r synhwyrydd delwedd a pherfformio mesuriadau soffistigedig o sut mae'r golau'n rhyngweithio â'r mwgwd ffisegol a'rsynhwyrydd delwedd i ail-greu delwedd wedyn. Heb ffordd o ganolbwyntio golau, mae camera heb lens yn dal delwedd aneglur, y mae'n rhaid ei hail-greu yn ddelwedd fwy craff gan ddefnyddio algorithm. Gweler hyn yn ymarferol trwy'r llun isod:

Gweld hefyd: Mae Paul Goresh, ffotograffydd a bortreadodd John Lennon cyn ei farwolaeth, yn marwFel mae'r enw'n awgrymu, nid yw camera heb lens yn defnyddio lens optegol traddodiadol. Yn lle hynny, dim ond synhwyrydd a mwgwd y mae'n ei gynnwys. Nid oes unrhyw ffordd i'r camera ganolbwyntio golau ar y synhwyrydd delwedd, felly rhaid ail-greu delwedd fanwl gan ddefnyddio patrwm wedi'i amgodio a gwybodaeth am sut mae golau yn rhyngweithio â'r mwgwd a'r synhwyrydd delwedd. Credyd:Xiuxi Pan / Sefydliad Technoleg Tokyo

Drwy ddeall sut mae golau'n rhyngweithio â mwgwd tenau o flaen y synhwyrydd delwedd, gall algorithm ddadgodio'r wybodaeth golau ac ail-greu golygfa â ffocws. Fodd bynnag, mae'r broses ddatgodio yn hynod heriol ac yn defnyddio llawer o adnoddau. Yn ogystal â chymryd amser, mae cynhyrchu delwedd o ansawdd da yn gofyn am fodel corfforol perffaith. Os yw algorithm yn seiliedig ar frasamcan anghywir o sut mae golau yn rhyngweithio gyda'r mwgwd a'r synhwyrydd, bydd y system gamera yn methu.

Yn lle defnyddio dull datgodio yn seiliedig ar fodel, datblygodd tîm Tokyo Tech ddull ail-greu gydag algorithm newydd sy'n defnyddio dysgu peirianyddol. Mae'n seiliedig ar dechneg o'r enw VisionTransformer (ViT) ac yn addo gwell rhesymu byd-eang.

Yma gallwn weld y camera newydd heb lens. Mae'n cynnwys synhwyrydd delwedd a mwgwd 2.5 mm o'r synhwyrydd. Mae'r mwgwd yn cael ei adeiladu trwy blatio cromiwm ar blât silica synthetig. Mae ganddo faint agorfa o 40 × 40 μm. Credyd: Xiuxi Pan / Sefydliad Technoleg Tokyo

Mae'r dull newydd, gan ddefnyddio rhwydweithiau niwral a thrawsnewidydd cysylltiedig, yn addo canlyniadau gwell. Hefyd, mae gwallau ail-greu yn cael eu lleihau ac mae amseroedd cyfrifo yn fyrrach. Mae'r tîm yn credu y gellir defnyddio'r dull ar gyfer dal delweddau o ansawdd uchel mewn amser real, rhywbeth nad oedd yn bosibl gyda chamerâu di-lens blaenorol. Os bydd hyn wir yn esblygu ymhellach yn y blynyddoedd i ddod, byddwn yn wynebu un o'r chwyldroadau mwyaf yn y broses dal delweddau yn hanes ffotograffiaeth. Byddwn yn dilyn ac yn dod â chi bob amser y newyddion am gamerâu heb lensys.

Gweld hefyd: Mae technoleg newydd am ddim yn rhyfeddol yn adennill lluniau aneglur a hen

Darllenwch isod grynodeb o'r astudiaeth a gyhoeddwyd gan awduron yr ymchwil Xuixi Pan, Xiao Chen, Saori Takeyama a Masahiro Yamaguchi:

Mae camera di-lens wedi'i seilio ar fwgwd yn amgodio'r olygfa'n optegol gyda mwgwd tenau ac yn ail-greu'r ddelwedd wedyn. Gwella ail-greu delwedd yw un o'r materion pwysicaf mewn delweddu heb lens. Dulliau ail-greu confensiynol sy'n seiliedig ar fodel, sy'n trosoledd ygwybodaeth am y system ffisegol, yn agored i fodelu'r system yn amherffaith.

Mae ailadeiladu gyda rhwydwaith niwral dwfn pur a yrrir gan ddata (DNN) yn osgoi'r cyfyngiad hwn, ac felly mae ganddo'r potensial i ddarparu gwell ansawdd ail-greu. Fodd bynnag, nid yw dulliau ail-greu DNN pur presennol ar gyfer delweddau heb lens yn darparu canlyniad gwell na dulliau sy'n seiliedig ar fodel.

Rydym yn datgelu bod yr eiddo amlblecsio mewn opteg heb lens yn golygu bod nodweddion byd-eang yn hanfodol i ddeall y patrwm wedi'i amgodio'n optegol. Yn ogystal, mae'r holl ddulliau ail-greu DNN presennol yn cymhwyso rhwydweithiau cwbl ysgogol (FCNs) nad ydynt yn effeithlon wrth resymu nodweddion byd-eang.

Gyda’r dadansoddiad hwn, am y tro cyntaf hyd y gwyddom, cynigir rhwydwaith niwral cwbl gysylltiedig gyda thrawsnewidydd ar gyfer ail-greu delweddau. Mae'r bensaernïaeth arfaethedig yn well am resymu adnoddau byd-eang ac felly'n gwella'r ailadeiladu. Mae rhagoriaeth y bensaernïaeth arfaethedig yn cael ei wirio trwy ei gymharu â dulliau sy'n seiliedig ar fodel a FCN mewn arbrawf optegol. ac felly yn gwella ailadeiladu.

Caiff rhagoriaeth y bensaernïaeth arfaethedig ei wirio drwy gymharu’r dulliau sy’n seiliedig ar fodel a’r dulliau FCN mewn arbrawf optegol. Mae'n,felly, mae'n gwella ailadeiladu. Mae rhagoriaeth y bensaernïaeth arfaethedig yn cael ei wirio trwy ei gymharu â dulliau sy'n seiliedig ar fodel ac yn seiliedig ar FCN mewn arbrawf optegol.