Stilgehouden.nl

Onderzoekers in Tokio ontwikkelden een nieuwe lensloze camera

Onderzoekers in Tokio ontwikkelden een nieuwe lensloze camera

Bron

Een demonstratie van "lensloze" fotografie.
Eerste rij: de onderwerpen. Tweede rij: patronen vastgelegd door de sensor. Resterende rijen: De gereconstrueerde afbeeldingen. Xiuxi Pan van Tokyo Tech

Dit artikel stond oorspronkelijk op Popular Photography.

Elke fotograaf kent deze waarheid: als het op camera's en uitrusting aankomt, kunnen dingen enorm worden – en snel. Vooral op de lenzenafdeling. Hoewel spiegelloos voor het eerst werd aangeprezen als het kleinere, lichtere alternatief voor dikke DSLR's (en in sommige opzichten houden ze zich nog steeds aan die belofte), is het moeilijk te negeren dat deze eens zo veelbelovende lichtgewicht systemen snel kunnen verzanden in glas. En hoewel lenzen sinds het allereerste begin deel uitmaken van het fotografische proces, zou baanbrekend onderzoek door een groep wetenschappers van het Tokyo Institute of Technology kunnen leiden tot nieuwe lensloze beeldvormingssystemen en uiteindelijk tot een lensloze toekomst.

Uitdagingen van een lensloze camera

Het concept van de lensloze camera is niet helemaal nieuw. Tot nu toe heeft de technologie echter nog geen bruikbare resultaten opgeleverd en was de rekentijd die nodig was om de afbeeldingen weer te geven te sloom voor praktisch gebruik.

De huidige technologie vereist het oplossen van een convex optimalisatieprobleem, en iteratieve berekeningen (wat betekent dat meerdere resultaten kunnen worden geretourneerd) maken het een langdurig proces. Maar het voorstel van Tokyo Tech biedt de mogelijkheid om enorme verbeteringen aan het proces aan te brengen.

"Deep learning zou kunnen helpen om de beperkingen van op modellen gebaseerde decodering te vermijden, omdat het in plaats daarvan het model kan leren en de afbeelding kan decoderen door middel van een niet-iteratief direct proces", legde het team uit op Phys.org. "Bestaande deep learning-methoden voor lensloze beeldvorming, die gebruik maken van een convolutioneel neuraal netwerk (CNN), kunnen geen afbeeldingen van hoge kwaliteit produceren. Ze zijn inefficiënt omdat CNN het beeld verwerkt op basis van de relaties van aangrenzende 'lokale' pixels, terwijl lensloze optica lokale informatie in de scène omzet in overlappende 'algemene' informatie op alle pixels van de beeldsensor, via een eigenschap die 'multiplexing' wordt genoemd. '”

Onderzoekers in Tokio ontwikkelden een nieuwe lensloze camera De lensloze camera. Xiuxi Pan van Tokyo Tech
Tokyo Tech-onderzoekers stellen nieuwe technologie voor

Het team van Tokyo Tech heeft een nieuwe methode voor beeldreconstructie voorgesteld met behulp van een wiskundig algoritme. De hardware bestaat uit een masker en een beeldsensor, waarbij het masker het invallende licht codeert (licht dat op het onderwerp valt), dat vervolgens patronen op de sensor werpt.

Als je naar deze patronen kijkt, zou het menselijk oog geen bruikbare informatie kunnen ontcijferen – alles wordt weergegeven als onbegrijpelijke klodders, vergelijkbaar met het teken dat achterblijft als je spaghetti op de muur gooit of Jackson Pollock op een canvas gaat. Het optische algoritme is echter in staat om de informatie te decoderen, wat redelijk nauwkeurige resultaten oplevert.

"Zonder de beperkingen van een lens, zou de lensloze camera ultraminiatuur kunnen zijn, wat nieuwe toepassingen mogelijk zou maken die onze verbeelding te boven gaan", zegt prof. Masahiro Yamaguchi van Tokyo Tech.

Onderzoekers in Tokio ontwikkelden een nieuwe lensloze camera De Visie Transformator (ViT). Xiuxi Pan van Tokyo TechHoe het werkt

Het team is een pionier in een technologie die ze Vision Transformer (ViT) noemen, die beeldkenmerken kan leren op wat ze omschrijven als een "hiërarchische" manier, waardoor de traditionele CNN-verwerking wordt vermeden. Dit betekent directe reconstructie, zonder dat iteratieve berekeningen nodig zijn, en een vermindering van benaderingsfouten.

Waar CNN vertrouwde op lokale pixelinformatie, kan ViT globale kenmerken in een afbeelding gebruiken. Volgens experimenten is het proces levensvatbaar en maakt de voorgestelde camera beelden van hoge kwaliteit met een verwerkingstijd die realtime opname mogelijk maakt.

“Het uiteindelijke doel van een lensloze camera is om miniatuur-maar-machtig te zijn. We zijn verheugd om het voortouw te nemen in deze nieuwe richting voor de volgende generatie imaging- en sensing-oplossingen”, zegt de hoofdauteur van de studie, dhr. Xiuxi Pan van Tokyo Tech.

De post Tokyo-onderzoekers die een nieuwe lensloze camera ontwikkelden, verscheen voor het eerst op Popular Science.

Bart Beekveld

Terugkerende wolven kunnen het antwoord zijn op Rome's probleem met wilde zwijnen  Er zijn potentieel duizenden wilde zwijnen die de straten van Rome teisteren. Foto's storten Dit artikel stond oorspronkelijk op Outdoor Life. Italië zit vol met wilde zwijnen. Er zwerven zoveel wilde varkens door het land dat ze een probleem zijn geworden in enkele van de drukste steden, zoals Rome, waar ze zich tegoed doen aan afval en zelfs inwoners lastigvallen en terroriseren. Een mogelijke oplossing? Meer wolven. De groeiende wolvenpopulatie van Italië heeft nu de buitengrenzen van Rome bereikt, en dat zou volgens sommige natuurautoriteiten kunnen helpen het aantal wilde zwijnen te verminderen. Wolven werden ooit bijna uitgeroeid in Italië, maar ze keren terug naar het platteland en naar Rome, volgens Maurizio Gubbiotti, hoofd van de parken en natuurreservaten van Rome. Gubbiotti vertelde aan de Londense krant The Times dat er sporen van wilde zwijnen zijn gevonden in de uitwerpselen van wolven in een natuurreservaat in de buurt van de stad. Volgens de European Wilderness Society vonden Italiaanse natuuronderzoekers in 2013 voor het eerst in meer dan 100 jaar bewijs van wolven in een natuurreservaat bij de stad Rome. Volgens het International Wolf Center zijn er ongeveer 2.000 wolven in Italië. "Het evenwicht komt eraan", vertelde Gubbiotti aan The Times. Een wetenschappelijk onderzoek uit 2012, gepubliceerd door PLOS One, toonde aan dat sommige Europese wolvenroedels de voorkeur geven aan wilde zwijnen boven andere prooien zoals herten of zelfs runderen. De onderzoekers analyseerden de overblijfselen van prooien in bijna 2000 monsters van wolvenpoep gedurende een onderzoeksperiode van negen jaar. "Ons onderzoek toont een consistente selectie aan voor wilde zwijnen onder wolven in het studiegebied, wat van invloed kan zijn op andere prooisoorten zoals reeën", zegt hoofdauteur Miranda Davis, die werkt bij de School of Biological and Biomedical Sciences aan de Durham University. "Het is intrigerend dat in andere delen van Europa waar ook edelherten voorkomen, wolven deze prooi lijken te verkiezen boven wilde zwijnen, wat suggereert dat ze onderscheid maken tussen verschillende soorten hertenvlees." Rome's wilde varkensprobleem Grote, stevige zwijnen met scherpe slagtanden zijn angstaanjagend voor Italiaanse stedelingen, maar ze worden ook verdacht van het verspreiden van de dodelijke Afrikaanse varkenspest, aldus The Times. Hoewel Afrikaanse varkenspest onschadelijk is voor de mens, vormt het een ernstige bedreiging voor de productie van de beroemde Italiaanse prosciuttoham. Wildlife-functionarissen bouwden een hek rond een weg die de stad omcirkelt, 68 kilometer lang, als een manier om de besmette varkens binnen de perimeter in quarantaine te plaatsen. "Het plan is dat iedereen binnen de ringweg besmet raakt en sterft, ook al voeren we een aanzienlijke ontvolking uit buiten de stad", vertelde Angelo Ferrari aan de Times. De autoriteiten verleenden jagers vervolgens extra vergunningen om tot 50.000 varkens rond Rome te doden, maar dat loste het probleem niet op. Sommige dierenactivisten verzetten zich tegen de tactiek en haalden zelfs hekken neer. Zoals we hier in de Verenigde Staten hebben gezien, is traditionele sportjacht vaak niet voldoende om de populaties wilde varkens te verminderen. Schieten vanuit de lucht en ijverig vangen zijn effectievere oplossingen om de verspreiding van wilde varkens op zijn minst te vertragen. Zoals we ook in de VS hebben gezien, kunnen wolven effectief zijn in het verminderen van wildpopulaties in specifieke gebieden. De post Terugkerende wolven zouden het antwoord kunnen zijn op Rome's probleem met wilde zwijnen verscheen eerst op Popular Science.

Terugkerende wolven kunnen het antwoord zijn op Rome's probleem met wilde zwijnen Er zijn potentieel duizenden wilde zwijnen die de straten van Rome teisteren. Foto's storten Dit artikel stond oorspronkelijk op Outdoor Life. Italië zit vol met wilde zwijnen. Er zwerven zoveel wilde varkens door het land dat ze een probleem zijn geworden in enkele van de drukste steden, zoals Rome, waar ze zich tegoed doen aan afval en zelfs inwoners lastigvallen en terroriseren. Een mogelijke oplossing? Meer wolven. De groeiende wolvenpopulatie van Italië heeft nu de buitengrenzen van Rome bereikt, en dat zou volgens sommige natuurautoriteiten kunnen helpen het aantal wilde zwijnen te verminderen. Wolven werden ooit bijna uitgeroeid in Italië, maar ze keren terug naar het platteland en naar Rome, volgens Maurizio Gubbiotti, hoofd van de parken en natuurreservaten van Rome. Gubbiotti vertelde aan de Londense krant The Times dat er sporen van wilde zwijnen zijn gevonden in de uitwerpselen van wolven in een natuurreservaat in de buurt van de stad. Volgens de European Wilderness Society vonden Italiaanse natuuronderzoekers in 2013 voor het eerst in meer dan 100 jaar bewijs van wolven in een natuurreservaat bij de stad Rome. Volgens het International Wolf Center zijn er ongeveer 2.000 wolven in Italië. "Het evenwicht komt eraan", vertelde Gubbiotti aan The Times. Een wetenschappelijk onderzoek uit 2012, gepubliceerd door PLOS One, toonde aan dat sommige Europese wolvenroedels de voorkeur geven aan wilde zwijnen boven andere prooien zoals herten of zelfs runderen. De onderzoekers analyseerden de overblijfselen van prooien in bijna 2000 monsters van wolvenpoep gedurende een onderzoeksperiode van negen jaar. "Ons onderzoek toont een consistente selectie aan voor wilde zwijnen onder wolven in het studiegebied, wat van invloed kan zijn op andere prooisoorten zoals reeën", zegt hoofdauteur Miranda Davis, die werkt bij de School of Biological and Biomedical Sciences aan de Durham University. "Het is intrigerend dat in andere delen van Europa waar ook edelherten voorkomen, wolven deze prooi lijken te verkiezen boven wilde zwijnen, wat suggereert dat ze onderscheid maken tussen verschillende soorten hertenvlees." Rome's wilde varkensprobleem Grote, stevige zwijnen met scherpe slagtanden zijn angstaanjagend voor Italiaanse stedelingen, maar ze worden ook verdacht van het verspreiden van de dodelijke Afrikaanse varkenspest, aldus The Times. Hoewel Afrikaanse varkenspest onschadelijk is voor de mens, vormt het een ernstige bedreiging voor de productie van de beroemde Italiaanse prosciuttoham. Wildlife-functionarissen bouwden een hek rond een weg die de stad omcirkelt, 68 kilometer lang, als een manier om de besmette varkens binnen de perimeter in quarantaine te plaatsen. "Het plan is dat iedereen binnen de ringweg besmet raakt en sterft, ook al voeren we een aanzienlijke ontvolking uit buiten de stad", vertelde Angelo Ferrari aan de Times. De autoriteiten verleenden jagers vervolgens extra vergunningen om tot 50.000 varkens rond Rome te doden, maar dat loste het probleem niet op. Sommige dierenactivisten verzetten zich tegen de tactiek en haalden zelfs hekken neer. Zoals we hier in de Verenigde Staten hebben gezien, is traditionele sportjacht vaak niet voldoende om de populaties wilde varkens te verminderen. Schieten vanuit de lucht en ijverig vangen zijn effectievere oplossingen om de verspreiding van wilde varkens op zijn minst te vertragen. Zoals we ook in de VS hebben gezien, kunnen wolven effectief zijn in het verminderen van wildpopulaties in specifieke gebieden. De post Terugkerende wolven zouden het antwoord kunnen zijn op Rome's probleem met wilde zwijnen verscheen eerst op Popular Science.