Всефокусная видеокамера разглядела мир во всех деталях

Канадские учёные создали видеокамеру, которая одновременно хорошо видит объекты, расположенные как вблизи, так и вдалеке. Кадры, ею созданные, превышают возможности человеческого глаза и оттого кажутся обманом зрения: так необычайно велика в них глубина резкости.

Новинку назвали "Омнифокусная видеокамера" (Omni-focus Video Camera). Её идейным вдохновителем и главным разработчиком является профессор Кэиго Иидзука (Keigo Iizuka) из университета Торонто. Основой новой камеры стала его предыдущая разработка – Divcam (сокращение от Divergence-ratio Axi-vision Camera).

Для своей работы она использует следующие "знания". Интенсивность точечного источника света падает обратно пропорционально квадрату расстояния до него. Кроме того, двух источников, разнесённых на некоторое расстояние, достаточно для того, чтобы определить удалённость объекта в независимости от структуры его поверхности.

Для определения расстояния до предмета Divcam использует два инфракрасных светодиода. Один из них расположен перед камерой, второй – за ней. Устройство делает два снимка, после чего строит карту глубин (иллюстрация University of Toronto).

В новом аппарате автоматическую одновременную фокусировку на всех снимаемых объектах обеспечивают три слагаемых. Первичное изображение записывается массивом цветных видеокамер, каждая из которых настроена на своё фокусное расстояние.

В это же время Divcam в режиме реального времени высчитывает расстояние до каждой точки попавших в объектив предметов, можно сказать, с точностью до пикселя.

За дальнейшую обработку данных берётся специальное программное обеспечение, разработанное канадской компанией Wilkes Associates. Оно собирает все снимки в единое "омнифокусное" изображение. Больше подробностей – в этом PDF-документе.

Слева: фотография, полученная обычной камерой. Справа: так называемая карта глубин: разные расстояния помечены различными цветами (фото и иллюстрация University of Toronto).

Таким образом, новинка способна сфокусироваться на любом объекте в зоне видимости без помощи фотографа, который в обычном случае настраивает оптику вручную или "автоматом", но по определённым объектам в кадре и в каждый отдельный момент времени располагает лишь одной зоной резкости (ближе или дальше от аппарата). При этом разрешение получаемой картинки ограничено только размером пикселя видеокамер.

"Новинка хороша тем, что даёт высококачественное изображение в режиме реального времени, при этом её производство обходится недорого, она проста в использовании, а также компактна", – говорит в пресс-релизе университета доктор Дэвид Уилкес из Wilkes Associates.

Сравнение изображений, полученных обычной (справа) и новой видеокамерой. Хорошо видно, что во втором случае и палец со спичкой, и неваляшка Дарума видны резко.

Ниже показано то же самое, но для движущегося предмета (резинового утёнка, закреплённого на маятнике метронома). Кадры, сделанные новой камерой, с левой стороны (фото University of Toronto).

Сейчас Иидзука и его коллеги продолжают совершенствовать своё детище. Сам Кэиго считает, что всефокусная видеокамера заинтересует прежде всего телевизионщиков и врачей. Однако не меньший успех она может снискать и у различных охранных организаций и робототехников, а также на потребительском рынке.