穿越有限光圈的視覺奇蹟：半徑遮罩技術讓薄型相機擁有更大景深

<div><h2>利用半徑遮罩技術使薄型相機擁有更大景深 </h2> <h3>科技革新：透過半徑遮罩技術擁有更大景深</h3> <p>大家對相機最熟悉的部分之一就是鏡頭，然而最新的科技革新卻證實，我們不再需要鏡頭來拍攝完全清晰的影像。相反地，只需要在影像感應器上蓋上一層薄膜就能達到相同的效果。然而你所使用的遮罩型別在影像的清晰度上有著極大的差異。最近於 IEEE Transactions on Computational Imaging 中發表的一項研究中，來自大阪大學的研究人員描述了一種具有擴充套件景深的最佳化半徑遮罩，可以提高影像中前景和背景物體的清晰度。</p> <h3>從鏡頭到無鏡頭</h3> <p>隨著相機設計變得越來越薄、輕便，鏡頭成為其中一個主要的約束因素，因為鏡頭必須具備特定的尺寸、形狀和與影像感應器的距離才能將光聚焦於影像感應器上。在無鏡頭相機中，感應器拍攝出的是模糊的影像，而後面的重建軟體則負責"對焦"影像。相機之所以能夠做到這一點，是因為萃取影像所需的資訊在光線與遮罩（也稱為點擴散函數）之間的互動作用中編碼。無鏡頭相機的一個優點是，透過有意地改變遮罩，可以改變相機的特性。例如，在這項研究中就改變了景深。</p> <h3>改善景深</h3> <p>在傳統無鏡頭相機中，點擴散函數根據物體的距離而改變，相機只能在單一重建過程中清晰拍攝特定距離的物體。研究人員希望創造一種無鏡頭相機，能夠更好地對焦前景和背景物體。換句話說，他們希望相機具有更大的景深，而他們發現帶有從中心向外呈射狀分佈的遮罩能夠實現這一目標。智慧媒體系統小組在大阪大學進行的研究表明，遮罩的分佈部分的數量和厚度也會改變相機的特性。更多且薄的分佈部分能夠突出細節，而更少且厚的分佈部分能夠突出平滑的區域。因此團隊透過最佳化過程確保了最適合所有部分的遮罩組合。</p> <h3>提高相機的實用性</h3> <p>經過模擬和實際原型測試，結果顯示這種半徑遮罩確實擴充套件了相機的景深。無鏡頭相機相比傳統相機更小、更薄、更輕便，而增加景深是發展可應用於醫學和工業檢測等實際應用領域的重要一步。此外還有許多其他型別和排列的遮罩有待探索，這可能使無鏡頭相機成為未來的一種實用和普遍存在的裝置。</p> <p>參考資料：<br> - José Reinaldo Cunha Santos A. V. Silva Neto 等人，"Extended Depth-of-Field Lensless Imaging Using an Optimized Radial Mask”，IEEE Transactions on Computational Imaging（2023）。DOI：10.1109/TCI.2023.3318992 ＜/p></div><div>Depth-of-field-穿越,有限光圈,視覺奇蹟,半徑遮罩技術,薄型相機,</div>