Bir Parça Camdan Kamera Üretildi

Utah Üniversitesi’ndeki mühendisler, bir tabaka cam, bir fotodedektör ve akıllı bir yazılımdan oluşan, bir kamera üretti. Kamera saydam bir yapıda olduğu için karşıdan bakıldığında arkası görülebiliyor.

Kameralar yıllar boyunca farklı ebatlarda ve işlevlerde oldu. Son yıllarda, telefon, tablet, bilgisayar gibi birçok teknolojik aletin kendine ait kamerası olduğunu görüyoruz. Şimdi ise kameraların gözle görülemeyecek şekilde bir parça camdan oluşabileceği anlaşılıyor.

fiber optik

Şekil 1. Fiber optik kablo.

Araştırmaya göre, bir pencerenin kenarına yerleştirilen bir fotodedektör, camın üzerindeki yansımaları, bir fiber optik kablodan geçen ışık sinyalleri gibi algılayabilir. Bu yansımdan elde edilen verilerin işlenmesiyle cama yansıyan görüntü alınabilir ve pencere camı dev bir kamera lensi gibi kullanılabilir.

Elde edilen veriler sonucunda çözünürlüğü düşük fotoğraflar ortaya çıktığı için şu anda yaygın olarak kullanılan kameralarla rekabet edebilecek durumda değil. Fakat birçok bilgisayarlı görme programı için bir pencere camı veya bir aracın ön camı, bir görüntü işleme algoritmasının ihtiyaç duyabileceği yeterli çözünürlüğü sağlayacaktır.


Kameralar Kimin İçin Kaydediyor?

Utah Üniversitesi Elektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Doçenti Rajesh Menon, günümüzde kameraların yakaladığı görüntülerin kayda değer bir kısmının insan gözü ile görülmediğini söylüyor. Bu görüntüler  güvenlik kameraları, otonom araç görüntü algılayıcıları tarafından alınır ve sadece algoritmalar tarafından görülürler. Gün geçtikçe buna benzer biçimde, insanlar tarafından hiç görülmeyen görüntülerin sayısı artıyor.

Bu bakış açısıyla Menon şöyle diyor: ”Eğer makineler bu görüntüleri ve videoları insanlardan daha fazla görecekse, o zaman neden kameraları sadece makineler için yeniden tasarlamayı düşünmüyoruz? İnsanı tamamen döngüden çıkar ve kameraları insansız bir bakış açısıyla düşün.”

Diğer bir deyişle, bilgisayar görme algoritmaları, her zaman insan gözünün görebilmesi için gereken yüksek çözünürlüğe ve görüntü kalitesine ihtiyaç duymaz. Menon ve Ganghun Kim’in geliştirdiği “şeffaf lenssiz kamera” tarafından çekilen daha düşük kaliteli görüntülerden çok sayıda bilgi elde edilebilir. Üstelik bu işlem yapılırken daha düşük bir maliyet ve daha az donanım gerekmektedir.

Menon ve Kim çalışmalarını yaparken bir pleksiglas tabakası kullandılar çünkü üzerinde çalışmak ve kesmek kolaydı. Görüntünün oluşabilmesi için herhangi özel bir şey gerekmediğini ve çalışmanın patenti için üniversite adına başvurduklarını söylüyorlar.

utah üniversitesi

Şekil 2. Şeffaf lenssiz kamera deneyi.

Yüzeyini pürüssüzleştirdikleri bir plastik tabakanın köşesine, 640×480 piksel 8 bit çözünürlüklü bir fotodedektör yerleştirdiler ve görüntüleme cihazının arayüzünü hazırladılar. Pleksiglas camın çevresinin geri kalan kısmını yansıtıcı bant ile çevrelediler. Menon, aslında işlemi bant olmadan yapabileceklerini fakat bunun sinyal-parazit oranını artıracağını söylüyor.


Pleksiglas, Fotodedektör ve Yazılım ile Kamera

Yaptıkları çalışmayı kanıtlayabilmek için görüş alanına basit bir şey koydular. Pleksiglasın önüne koydukları cisim 32×32 boyutlarında led ışık dizisiydi. Ardından 1024 lambanın her birini teker teker yakarak fotodedektöre gelen sinyale baktılar. Böylelikle led dizisinden rastgele gelen bir görüntü, oluşan sinyallerin doğrusal bir kombinasyonu olacaktır. Menon, bu proje için, görüntüyü fotodedektörden aldığı sinyali kullanarak yeniden oluşturan bir algoritma geliştirdi. Bu adımı “ters problem” olarak adlandırdılar çünkü algoritmaları karmaşık ve iç içe geçmiş bir sinyal alıyordu. Dedektörlerinin algıladığı fotonları üretebilecek nesneleri bulabilmek için geriye doğru fotonları takip ediyorlardı.

Menon, “Belirli bir nesneye çarparak dağılan fotonların uzayda dağılımını tespit ediyoruz. Lensler bire bir olarak gördüğünü yansıtır. Yansıyan fotonlar ise bire karşı çok farklı sonuçlar verebilir. Bizim çözmeye çalıştığımız problem ise yansıyan fotonları geriye doğru takip ederek yansıtan cismi bulmak.” diyor.

Tam olarak bu yüzden bu kameralar bilgisayarlı görme programları için uygun olabilir. Bu görüntüler bilgisayarlar için yeterli bilgiyi sağlayacaktır ancak yeniden oluşturulan görüntü kalite olarak geleneksel lens tabanlı kameraların yerini almaya henüz hazır değil.

Menon ayrıca ekibinin, elle yazılmış sayılar gibi daha karmaşık görüntüleri tespit edip çözümleyebilecek bir makine öğrenme algoritması geliştirdiğini de söylüyor. Menon bu teknolojinin ilk uygulamalarının sanal gerçeklik ve artırılmış gerçeklik gözlüklerinde kullanılabileceğini söylüyor. Sanal gerçeklik gözlükleri üzerlerine göz takibi için bir kamera yerleştirilemeyecek kadar hantaldır. Fakat bu saydam kamerayı düşündüğümüzde gözlüğün üzerine kolaylıkla yerleştirilebilir ve gözlük için yeterli göz takip bilgisini sağlayabilir.

Elbette bu teknoloji ironik bir yenilik gibi durabilir. Günümüz kameralarının sağladığı kaliteyi ciddi ölçüde azaltan bir teknoloji gibi duruyor. Fakat yapay zeka ve görüntü işleme sistemleri açısından düşünüldüğünde yeterince iyi olan bir görüntü gerekli bilgiyi sağlayabilir. Bir sineğin gözü gibi, yapay zeka için önemli olan veri kaynağının yüksek kaliteli olması değil veri kaynaklarının çok olmasıdır. Bu nedenle önümüzdeki yıllarda bir parça camdan oluşan kameralar yaygınlaşabilir.

sinek gözü

Şekil 3. Üzerinde yaklaşık olarak 8000 mercek bulunan sinek gözü.




Kaynak:

https://spectrum.ieee.org/tech-talk/computing/software/a-lensless-camera-built-specially-for-ai-and-computer-vision-programs-sorry-humans

Yazar: Tekno Kampüs

Tekno Kampüs sitesine içerik sağlayan ekibimizin hazırladığı yazılar paylaşılmaktadır.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir