Разработана однопиксельная камера высокого разрешения

Существующие цифровые камеры имеют, как правило, светоприемники с массивом из большого количества — 1 млн. и более — единичных элементов. Необходимость их единомоментного считывания и сохранения в памяти требует использования энергоемких алгоритмов сжатия, быстро «опустощающих» элементы питания.

«С одной стороны, на компрессию изображения уходит очень много энергии, с другой — информация избыточна. К примеру, в 5-мегапиксельной камере считывается информация с 5 млн. детекторов, однако, большая часть полученной информации просто отбрасывается».

Появление в последние годы принципиально новых алгоритмов сжатия, сообщает Live Science, позволило принципиально новым образом подойти к проблеме получения цифровых изображений. Новые алгоритмы позволяют получить изображение, просканировав лишь малую долю пикселей в матрице — например, 3–4%, то есть лишь несколько тысяч вместо нескольких миллионов.

При этом исходный вид объекта восстанавливается с использованием значительно менее энергоемких методов экстраполяции. Этап компрессии становится ненужным, требования к количеству пикселей снижаются, что позволяет снизить одновременно и энергопотребление, и габариты детектора.

Группе д-ра Бараника удалось снизить количество детекторов в светоприемном элементе до одного, сканирующего тысячи пикселей. Такой подход, по мнению разработчиков, позволит использовать существенно более дорогие и чувствительные одноканальные детекторы, что может привести в скором будущем к появлению доступных по цене камер, работающих в невидимых человеком диапазонах электромагнитных волн — например, в инфракрасном, ультрафиолетовом, терагерцовом или даже рентгеновском. Становится возможным также создание сверхчувствительных камер, работающих практически в полной темноте.

Новый подход позволит также создать камеры с беспрецедентно высокой скоростью съемки. В настоящее время для записи единичного пикселя с помощью одноканального детектора требуется несколько миллисекунд, что позволяет снимать в 1 минуту до 3 тыс. кадров с разрешением 128х128 пикселей. В перспективе, полагают разработчики, этот показатель удастся увеличить в тысячи раз, что откроет совершенно новые возможности скоростной съемки.

Необходимо отметить, что получение растровых изображений с помощью одноканального детектора само по себе не является новостью — так, этот метод использовался для получения изображений межпланетными автоматическими станциями. Механическая развертка луча лазера используется, в частности, при лидарной съемке. Однако использование подобной технологии в серийной аппаратуре может принципиально изменить не только принцип работы цифровой камеры, но и ее возможности.