Bell Labs entwickelt Compressive Sensing Kamera: Alles in Fokus, Ohne Objektiv

Traditionelle Kameras beinhalten immer zumindest zwei Dinge: Ein optisches System (Objektiv, Linsen) und eine Art Bildsensor (analog oder digital). Mit der Hilfe von hochentwickelten Algoritmen, könnten die notwendigen Grundlagen bald auf eine einzige – den Sensor – reduziert werden.

Wie Technology Review berichtet, hat Bell Labs (eine Forschungseinrichtung von Alcatel-Lucent) eine neue Art der Kamera entwickelt, die Linsen überflüssig macht. Der neue Kamera-Prototyp sieht die Welt stattdessen durch eine “Reihe von transparenten Öffnungen” (Blenden-Aufbau, aperture assembly). Die Kamera vergleicht die einzelnen Bilder, die durch jede Blendenöffnung registriert werden (Stichwort “kodierte Maske“), und nutzt die Unterschiede zwischen diesen Bildern, um das endgültige Bild zu rekonstruieren.

“The architecture consists of two components, an aperture assembly and a sensor. No lens is used,” say Huang and co. It consists of an LCD panel that acts as an array of apertures that each allow light to pass through and a single sensor capable of detecting light three colours.
Each aperture in the LCD array is individually addressable and so can be open to allow light to pass through or closed.

Ein Vorteil dieser “Compressive Sensing” Technologie – vermutlich ein wichtiger Faktor auf dem Weg zum Massenmarkt – ist der geringe Kostenaufwand: Der aktuelle prototyp besteht aus “günstigen, bereits erhältlichen Komponenten”, wie ein 1-Megapixel Bildsensor, ein semitransparentes LCD-panel und ein Rechner, der die Informationen verarbeitet.
Die Kamera benötigt außerdem nur einen Bruchteil der Daten, die üblicherweise für ein Bild benötigt werden. Durch den Wegfall der Linsen gibt es keine Linsen- oder Abbildungsfehler, und das gesamte Bild ist im Fokus.

Wie die Beispielbilder oben zeigen, ist die Technologie noch nicht ganz so weit. Sie demonstrieren aber einen guten Start, besonders wenn man bedenkt, dass die Bilder bei einem Viertel (Bücher) bzw. einem Achtel (Fußball) der vollen Auflösung aufgenommen wurden.

Nähere Informationen: Huang, G., Jiang, H., Matthews, K., & Wilford, P. (2013). Lensless Imaging by Compressive Sensing. arXiv preprint arXiv:1305.7181.

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