Камера будущего. Как метаповерхность меняет представление о съемке

Исследователи из Инженерного колледжа штата Пенсильвания разработали ультратонкий оптический элемент, называемый метаповерхностью, который позволяет камере захватывать гиперспектральную и поляризационную информацию. Эта инновация вдохновлена способностями животных, таких как бабочки и раки-богомолы, которые видят свет в более широком спектре, чем человек. Разработанная технология может быть использована для различных приложений — от оценки свежести продуктов до диагностики раковых клеток.

Метаповерхность размером всего три на три миллиметра позволяет одновременно захватывать спектральные и поляризационные данные изображения, что ранее требовало более громоздких и дорогих устройств. Этот элемент может быть легко интегрирован в любую стандартную камеру, преобразуя её в гиперспектро-поляриметрическую систему.

«Мы превратили обычную камеру в компактную и легкую гиперспектро-поляриметрическую, интегрировав в нее нашу метаповерхность».

— Синьцзе Ни, доцент кафедры электротехники, ведущий автор исследования

Для обработки полученных изображений была разработана система машинного обучения, обученная на 1,8 миллионах изображений. Это позволяет расшифровывать данные в реальном времени с помощью нейронной сети, работающей со скоростью 28 кадров в секунду.

«Мы можем быстро восстановить спектральную и поляризационную информацию с помощью нашей нейронной сети, что позволяет просматривать данные в режиме реального времени».

— Бофенг Лю, докторант кафедры электротехники, соавтор исследования

Эта технология может быть коммерциализирована для различных целей. Например, она поможет покупателям оценивать свежесть продуктов в магазине, а в биомедицинских приложениях её можно использовать для диагностики раковых клеток, выявляя различия в материальных и структурных свойствах тканей.