Dos investigadores de la Universidad de California, Davis, han desarrollado una cámara que utiliza una matriz de microlentes y nuevos algoritmos de procesamiento de imágenes para capturar imágenes en 3D en una sola exposición.

Debido a que la cámara puede aprender de los datos existentes acerca de cómo se reconstruye digitalmente una escena 3D, puede producir estas imágenes en tiempo real, dicen Weijian Yang, Ph.D., y el estudiante de doctorado Feng Tian.

"Llamamos a nuestra cámara sin lente porque reemplaza las lentes voluminosas que se usan en las cámaras convencionales con una matriz de microlentes liviana y delgada hecha de polímero flexible", dice Yang.

Debido a que cada microlente puede ver objetos desde diferentes ángulos de visión, puede realizar tareas de imagen complejas, como obtener información 3D de objetos que están parcialmente oscurecidos por objetos cercanos a la cámara.

El dúo dice que la cámara es particularmente útil para dar a los robots visión 3D, lo que a su vez les permite navegar mejor por los espacios o realizar tareas complejas como manipular objetos pequeños o delicados.

"También se puede utilizar para obtener información rica en 3D que puede proporcionar contenido para pantallas 3D utilizadas en juegos, entretenimiento y muchas otras aplicaciones", agrega Yang.

La matriz de microlentes consta de 37 lentes más pequeñas distribuidas en un área de solo 12 mm de diámetro. La matriz toma una escena completa y luego un modelo de aprendizaje profundo de física consciente de la profundidad "simple y robusto" resuelve las reconstrucciones fotorrealistas en tiempo real.

Un artículo de investigación publicado en Optica explica: "Nuestro generador de imágenes sin lente no necesita calibrar la función de dispersión de puntos y tiene la capacidad de eliminar la profundidad y los obstáculos opacos 'transparentes' para bloquear las funciones y aplicaciones de la imagen. Hace posible una amplia gama en imágenes computacionales”. .

Las imágenes resultantes se pueden volver a enfocar a diferentes profundidades y distancias, y la cámara también puede crear un mapa de profundidad que los investigadores confirman que coincide con la disposición real de los objetos de prueba.

"En nuestra última demostración, demostramos que nuestra cámara puede captar imágenes de objetos detrás de barreras opacas", dijo Yang. Hasta donde sabemos, esta es la primera demostración de imágenes de objetos detrás de barreras opacas utilizando una cámara sin lentes.

Los dos investigadores actualmente están refinando el sistema para reducir artefactos y errores, y luego trabajarán en miniaturizar el sistema para hacerlo lo suficientemente pequeño como para caber dentro de un teléfono inteligente, ampliando en gran medida su usabilidad.

Puede leer el artículo de investigación completo titulado Lensless 3D Camera Learned at Optica.

Crédito de la imagen: Izquierda: Weijian Yang, PhD y Feng Tian desarrollaron una cámara que utiliza una matriz de microlentes delgadas y nuevos algoritmos de procesamiento de imágenes para capturar información 3D sobre múltiples objetos en una sola exposición. Las subimágenes sin procesar de la micromatriz se muestran en el monitor. Foto de Savannah Levy, Universidad de California-Davis. | Derecha: prueba de "ver a través de obstáculos" utilizando una cámara sin lentes a través de la cámara 3D de Learned.

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