在過去十年中，計算成像取得了巨大的進步。該過程涉及使用高級算法和硬件的組合來創(chuàng)建傳統(tǒng)相機無法捕獲的圖像。

利用計算成像工具，亞利桑那大學光學科學教授大衛(wèi)·布雷迪（David Brady）開發(fā)了一種稱為稀疏全息術的新技術，該技術可以從二維全息圖創(chuàng)建三維圖像。

布雷迪說：“通常，當你看全息圖時，你可以看到物體就好像它在那里一樣，但你不能真正重建它，就像它是一個真正的三維物體一樣?！?/p>

布雷迪開發(fā)了一套用于測量二維全息圖的算法和策略，并使用這些測量值來估計三維物體。生成的圖像不是照片；相反，它是場景的三維表示。布雷迪說，一個人可以使用交互式軟件或通過3D打印模型來查看3D表示。

布雷迪說：“成像的問題在于照片和成像系統(tǒng)只形成二維圖像，但世界實際上是三維的”。他的稀疏全息工作為他贏得了2023年Optica頒發(fā)的埃米特·N·利斯獎章，這是一個致力于光學和光子學的國際組織。

布雷迪說，他的研究興趣一直圍繞著光學成像，而稀疏全息術多年來成為了一種自然的延伸。稀疏全息術是布雷迪和他的研究小組20年來一直在研究的一個更廣泛的高效3D成像系統(tǒng)項目的一部分。

布雷迪說：“我的團隊的核心研究興趣是如何將光學測量推向可能的物理極限”。

2012年，Brady和他的團隊通過在單個設備中集成98個微型相機，開發(fā)了世界上第一個千兆像素相機。用相機拍攝的圖像顯示出前所未有的細節(jié)。

布雷迪的稀疏全息技術可用于需要3D圖像的情況，包括需要三維移動物體的情況。

通常，不可能創(chuàng)建移動物體的3D圖像，例如通過顯微鏡觀察的活組織或生物體，Brady說：“稀疏全息術使其成為一種可能性?！?/p>

他說：“我們可以形成游魚或移動物體的三維圖像。稀疏全息術也可用于測量自動駕駛汽車或視頻游戲的3D場景?！?/p>

布雷迪的團隊已經將稀疏全息技術用于現(xiàn)實世界的場景，如X射線系統(tǒng)和許多類型的相機。

布雷迪說：“盡管聽起來很復雜，但計算成像工具對用戶變得越來越友好，并且越來越好?！?/p>

他說：“我們可以捕獲非常高的幀率圖像，非常高分辨率的圖像，并使用這些計算成像工具來突破空間，時間和維度的分辨率極限?！?/p>

布雷迪在三月份因其工作而被授予埃米特·N·利斯獎章。該獎章于2006年設立，以紀念全息和光學信息處理領域的世界知名科學家Emmett N. Leith，以表彰對該領域的開創(chuàng)性貢獻。

未來，布雷迪的研究小組正計劃從微型相機陣列中開發(fā)“超級相機”，類似于由小型計算機構建的超級計算機。Brady的團隊正在一系列相機上使用全息測量來增加光圈的大小，光圈是光線可以進入相機的開口。布雷迪說，稀疏全息術使相機能夠從像足球場一樣大的區(qū)域內解析比人類頭發(fā)還小的特征。

布雷迪說：“隨著人工智能生成的圖像和操縱的‘深度偽造’的最新進展，每個人都認識到我們正處于成像系統(tǒng)性質的根本變化之中?！?/p>

他說：“雖然人工智能將改變我們與數(shù)據(jù)的交互，但潛在的故事是計算成像正在提高我們看世界的能力?！?/p>

審核編輯 ：李倩