به گزارش مجله توژال؛ محققان دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله (KAUST) در عربستان سعودی پیشرفت قابل توجهی در توسعه لنزهای نوری برای دوربین های تلفن همراه داشته اند.

آنها یک مدل هوش مصنوعی پیشرفته را توسعه داده اند که به طور خاص برای کمک به توسعه این لنزها طراحی شده است.

به گفته آنها، یک رویکرد محاسباتی خودکار برای طراحی لنزهای نوری برای سیستم‌های تصویربرداری نوید ارائه راه‌حل‌های بهینه بدون دخالت انسان، کاهش زمان و هزینه‌های معمول را می‌دهد و نتیجه آن می‌تواند بهبود دوربین‌های تلفن همراه با کیفیت برتر یا عملکرد جدید باشد.

یادگیری آکادمیک

این روش طراحی به نام DeepLens که توسط زینگ یانگ، شیانگ فو و ولفگانگ هایدریچ در KAUST توسعه یافته است، بر اساس مفهوم “یادگیری برنامه درسی” است که مبتنی بر یک رویکرد ساختاریافته است و از یک رویکرد تکراری و افزایشی استفاده می کند که کلید را در نظر می گیرد. پارامترهای سیستم تصویربرداری مانند وضوح، دیافراگم و میدان دید.

سیستم‌های هوش مصنوعی مانند انسان‌ها برای یادگیری کارهای پیچیده از ابتدا به راهنمایی نیاز دارند. برای مثال، انسان قبل از اینکه در نهایت بتواند پریدن یا ورزش کردن را بیاموزد، خزیدن، ایستادن و راه رفتن را یاد می‌گیرد.

به همین ترتیب، “یادگیری آکادمیک” یک کار پیچیده (در این مورد، طراحی یک سیستم لنز پیچیده) را به مراحل متمایز افزایش پیچیدگی، وضوح رضایت‌بخش فزاینده، اندازه دیافراگم و نیازهای میدان دید تقسیم می‌کند.

نیازی به دخالت انسان نیست

مهمتر از همه، این طراحی می تواند چیزی بیش از یک طراحی مبتنی بر انسان به عنوان یک نقطه شروع باشد. از طرف دیگر، او می‌تواند یک سیستم نوری کاملاً مرکب شامل چندین عنصر لنز انکساری، هر کدام با اشکال و ویژگی‌های سفارشی‌سازی شده برای ارائه بهترین عملکرد کلی طراحی کند.

یانگ گفت: «روش‌های روباتیک سنتی تنها به بهبود جزئی در طرح‌های موجود منجر می‌شوند، اما رویکرد ما می‌تواند طرح‌های پیچیده لنز را از ابتدا بهینه کند و ماه‌ها کار دستی توسط یک مهندس با تجربه را به یک روز کاهش دهد.»

این رویکرد در ایجاد طرح‌های اپتیکی کلاسیک و لنزهای عمق میدان محاسباتی بسیار مؤثر بوده است. همچنین در سیستم تصویربرداری کلاسیک آزمایش شده و تکامل آن در طراحی و عملکرد نوری به دلیل انطباق با مشخصات طراحی تحلیل شده است.

یانگ توضیح داد: “روش ما به طور خاص به طراحی عدسی های انکساری چند عنصری می پردازد که در دستگاه هایی از میکروسکوپ گرفته تا دوربین های سلولی و تلسکوپ رایج هستند.”

وی افزود: انتظار داریم شرکت‌هایی که در زمینه دوربین‌های موبایل فعالیت می‌کنند، علاقه زیادی به مدل ما داشته باشند. محدودیت های سخت افزاری نیازمند کمک محاسباتی برای به دست آوردن کیفیت تصویر مطلوب است. روش ما در مدیریت تعاملات پیچیده بین اجزای بصری و محاسباتی برتر است.

در حال حاضر، رویکرد لنز عمیق فقط برای عناصر لنز انکساری اعمال می شود. با این حال، محققان می گویند که اکنون در حال کار بر روی توسعه طراحی هستند تا شامل سیستم های نوری هیبریدی شود که لنزهای انکساری را با اپتیک های انکساری و فلزی ترکیب می کند.

یانگ افزود: در نهایت، این مدل می‌تواند سیستم‌های تصویربرداری را کوچک‌تر کند و قابلیت‌های جدیدی مانند دوربین‌های فراطیفی و تصویربرداری ترکیبی از عمق را فعال کند.

این رویکرد نوآورانه نوید بزرگی برای پیشرفت قابلیت‌های دوربین تلفن همراه، بهبود بالقوه کیفیت تصویر و بهبود تجربیات عکاسی کاربران دارد.