REC

Tipy pro Video, Videoprodukce, Editace videa a Natáčecí Zařízení.

 WTVID >> Průvodce videoprodukcí >  >> Video >> Fotografické tipy

Tato ohýbací čočka může vidět za objekty. Jak postavit vlastní

I když název je lákavý a navrhuje skutečnou schopnost „vidět za objekty“, je důležité objasnit, že to není o * doslova * vidět kolem rohů nebo prostřednictvím pevných předmětů. To, co se to pravděpodobně odkazuje, je technika zvaná ne-line-of-sight (NLOS) Imaging nebo rohové zobrazování . To zahrnuje použití rozptýleného světla k rekonstrukci obrazu objektu skrytého před přímým pohledem.

Zde je rozpis toho, jak funguje zobrazování NLOS a jak byste mohli potenciálně vytvořit zjednodušenou verzi (i když skutečný systém s vysokým rozlišením vyžaduje sofistikované vybavení mimo dosah většiny fandy):

Jak funguje zobrazování mimo linii (NLOS):

1. osvětlení: Světelný zdroj (obvykle laser) je zářil na difuzně odrážející povrch (jako stěna nebo obrazovka).

2. rozptyl: Světlo rozptyluje tento povrch. Některé z tohoto rozptýleného světla dosáhnou skrytého objektu.

3. více rozptylu: Světlo se odrazí od skrytého objektu a znovu se rozptyluje z viditelného povrchu.

4. detekce: Vysoce citlivý detektor (obvykle jednofotonové lavinové diody (SPAD) nebo podobný časově rozlišený senzor) zachycuje slabé světlo, které se nakonec vrací z viditelného povrchu.

5. výpočet: Klíčem je, že * čas letu * fotonů (čas potřebného pro cestování z laseru do skrytého objektu a zpět do detektoru) se měří s extrémně vysokou přesností. Analýzou těchto měření času letu a poznáním geometrie nastavení mohou algoritmy rekonstruovat tvar a umístění skrytého objektu. Zde přichází část „ohýbání“ mysli - informace o skrytém objektu jsou kódovány v jemných variacích v době příchodu rozptýlených fotonů.

Zjednodušená demonstrace (jedná se spíše o důkaz konceptu než skutečný zobrazovací systém NLOS):

Tato zjednodušená verze používá dostupnější technologii a zaměřuje se spíše na pochopení principů než na dosažení zobrazování s vysokým rozlišením. Je to spíše demonstrace hledání rozsahu.

komponenty:

* pulzní laserová dioda: Laser s krátkým pulsem (např. Laserová dioda se šířkou pulsu několika nanosekund). Bezpečnost je * Paramount * při práci s lasery. Použijte vhodnou ochranu očí navrženou pro specifickou vlnovou délku laseru. Nižší výkon je obecně bezpečnější.

* Fast Photodiode nebo PhotoMultiplier trubice (PMT): Senzor, který dokáže rychle detekovat světelné pulzy. Fotodiody jsou dostupnější, ale PMT jsou citlivější. Pro zobrazení výstupu je nutný rychlý osciloskop.

* Oscilloscope: Rychlý osciloskop (šířka pásma v rozsahu GHz) pro vizualizaci času letu laserových pulzů.

* difuzně odrážející povrch: Bílá stěna nebo obrazovka vyrobená z matného bílého materiálu.

* skrytý objekt: Jednoduchý, dobře definovaný objekt s reflexním povrchem (např. Zrcadlo).

* kolimační čočka: Zaostření laserového paprsku.

* Dark Room: Minimalizujte okolní světlo pro lepší výsledky.

* napájecí zdroje: Pro laser a detektor.

* konektory a kabely: Kabely BNC se běžně používají pro připojení senzoru a laseru k osciloskopu.

Experimentální nastavení:

1. rozvržení: Nastavte difuzně odrážející povrch (zeď/obrazovka). Umístěte skrytý objekt za bariéru, takže není přímo viditelný z laseru a detektoru.

2. laserové zarovnání: Zaměřte pulzní laser na difuzně odrážející povrch. Upravte laserový paprsek tak, aby rozptýlené světlo mohlo dosáhnout skrytého objektu.

3. umístění detektoru: Umístěte fotodiodu (nebo PMT) k zachycení rozptýleného světla přicházejícího z difuzně odrážejícího povrchu. Mělo by být umístěno tak, aby přijímalo světlo, které * se * odrazilo od skrytého objektu.

4. Připojte se k osciloskopu: Připojte výstup laserového spouště (pokud je k dispozici) a výstup fotodiody k osciloskopu.

5. Zapnutí: Zapněte laser a detektor.

Postup:

1. měření pozadí: Se skrytým objektem na místě zaznamenejte signál na osciloskopu. Toto bude „signál“ obsahující odrazy ze zdi * a * potenciálně ze skrytého objektu. Uvidíte hlavně velký vrchol odpovídající přímému odrazu z viditelného povrchu.

2. měření základní linie: Úplně odstranit skrytý objekt. Znovu zaznamenejte signál na osciloskopu. Toto je základní signál - odraz ze stěny bez jakéhokoli příspěvku skrytého objektu.

3. analýza: Porovnejte dva signály. Hledejte * velmi mírné * zvýšení zpoždění času v záznamu „signál“ (se skrytým objektem). Toto zpoždění, i když velmi malé, představuje zvláštní vzdálenost, kterou světlo cestovalo ke skrytému předmětu a zpět. Na ocasu hlavního pulsu se objeví jako mírné „rameno“ nebo zkreslení. Čím menší je objekt a čím dále je, tím těžší bude detekovat. Změna signálu bude pravděpodobně velmi jemná.

4. výpočty: Pomocí rychlosti světla a měřeného časového rozdílu (z osciloskopu) můžete vypočítat další cestu. Znáte vzdálenost od laseru k viditelnému povrchu můžete odhadnout vzdálenost od skrytého objektu.

5. skenování: Chcete -li vytvořit základní „obrázek“, můžete systematicky přesunout laserový bod na zdi (naskenujte povrch) a zaznamenáte čas letu v každém bodě. To by vám umožnilo vytvořit bodový cloud. Tento proces by byl časově náročný a poskytoval pouze velmi nízké rozlišení.

Výzvy a omezení:

* Slabý signál: Rozptýlené světlo je velmi slabé, což ztěžuje detekci. Potřebujete vysoce citlivý detektor a prostředí s nízkým šumem.

* přesnost časování: Extrémně přesné načasování je nezbytné. Osciloskop s vysokou šířkou šířky je zásadní.

* Složitost rozptylu: Proces rozptylu je složitý a je obtížné jej přesně modelovat.

* výpočetní výkon: Rekonstrukce úplného obrazu vyžaduje významné výpočetní zdroje a pokročilé algoritmy.

* aplikace v reálném světě: Toto zjednodušené nastavení pravděpodobně nebude užitečné pro praktické aplikace v reálném světě.

Jděte dále (pro pokročilé fandy a výzkumníky):

* pole SPAD: Pole s jedním fotononem lavina (SPAD) jsou standardem pro zobrazování NLOS. Jsou to drahé, ale umožňují mnohem lepší poměr signál-šum a rychlejší získávání.

* Pokročilé algoritmy: Prozkoumejte algoritmy, jako je zpětná projekce, dekonvoluce a filtrovaná zpětná projekce používaná při zobrazování NLOS. Knihovny jako OpenCV mohou být užitečné.

* simulace: Pomocí softwaru pro sledování paprsků simuluje proces rozptylu světla a optimalizujte nastavení.

* Strukturované osvětlení: Místo jednoduchého bodového laseru zvažte použití strukturovaných vzorců osvětlení ke zlepšení rekonstrukce.

Bezpečnostní opatření:

* laserová bezpečnost: * Vždy* Noste vhodné brýle laserových bezpečnostních brýlí, které jsou hodnoceny pro specifickou vlnovou délku vašeho laseru. Nikdy se nedívejte přímo do laserového paprsku nebo jeho odrazů.

* vysoké napětí: Pokud používáte PMT, vyžaduje vysokopěťové napájení. Při práci s vysokým napětím buďte velmi opatrní. Před zapnutím napájení zkontrolujte všechna připojení.

Důležité úvahy:

* Neočekávejte, že vytvoří zařízení „See-Through-Walls“. “ Toto zjednodušené nastavení je pro vzdělávací účely a pro demonstraci principů zobrazování NLOS.

* Toto je náročný projekt. Vyžaduje trpělivost, technické dovednosti a přístup ke specializovanému vybavení.

* začněte malé a nahromaďte. Zaměřte se na pochopení základních principů před pokusem o složitější experimenty.

Závěrem lze říci, že zatímco „ohýbající se čočka, která může vidět za objekty“, je příliš zjednodušením, principy zobrazování, které nejsou provizi, jsou fascinující a nabízejí pohled do možností manipulace s světlem, aby odhalily skryté informace. Tento projekt, dokonce i ve zjednodušené podobě, může poskytnout cenné zkušenosti s učením v optice, elektronice a zpracování signálu. Nezapomeňte upřednostňovat bezpečnost a přistupovat k tomuto projektu s realistickými očekáváními.

  1. 19 tipů na fotografování sněhu (jak zachytit magické snímky)

  2. Jak dosáhnout rozmazaného pozadí ve fotografii portrétu

  3. Vyplňte Flash Photography:Jak získat krásné portréty (i ve špatném světle)

  4. Jak postavit lavičku pro skvělé portrétní fotografie

  5. Jak rozmazat pozadí portrétu pomocí nástroje Magnetic Lasso ve Photoshopu

  6. Jak fotit vertikální panoramata (Vertoramas)

  7. Jak udělat portréty směny naklonění

  8. Jak používat úhel světla ve fotografii lidí pro další úder

  9. Jak vytvářet environmentální portréty (tipy a příklady)

  1. Jak přidat titulky do videa ve Final Cut Pro X

  2. Postprocessing HDR:Průvodce pro začátečníky fotografováním HDR (část 3)

  3. Minimalistická fotografie:obsáhlý průvodce (+ tipy)

  4. Seznamte se s fotografy, kteří píší pro školu digitální fotografie ~ Helen Bradley

  5. 8 tipů pro krásnou polední portrétní fotografii

  6. Jak aplikovat kompoziční teorii na fotografii zátiší

  7. Vypadejte lépe na videohovorech s použitím profesionálních fotografických technik

  8. Nejlepší tipy na post-zpracování fotografií dPS roku 2019

  9. Týdenní fotografická výzva – zelená

Fotografické tipy