باحثون أميركيون يطورون كاميرا فائقة الدقة تفوق جودة كاميرات احترافية

نشر في: 03-12-2021 آخر تحديث: 16-12-2021

حجمها بحجم “حبة الملح” .. باحثون أميركيون يطورون كاميرا فائقة الدقة تفوق جودة كاميرات احترافية

كاميرا 📷 بحجم حبة ملح 🧂

طور فريق باحثين من جامعتي برينستون وواشنطن هذه الكاميرا متناهية الصغر التي تلتقط صوراً واضحة كاملة الألوان تضاهي جودة صور العدسات العادية التي يزيد حجمها عنها بـ500 ألف مرة.

هذه التقنية ستسمح للروبوتات فائقة الصغر باستشعار محيطها، وستساعد الأطباء على فحص أعضاء جسم الإنسان بدقة كبيرة.

باحثون أميركيون يطورون كاميرا بحجم حبة الملح

طور باحثون في جامعتي برينستون وواشنطن الأميركيتين كاميرا بحجم “حبة ملح خشن” تتمتع بدرجة عالية من الدقة، وتستطيع التقاط صور نقية بألوان كاملة، على عكس الكاميرات فائقة الصغر المتاحة حاليا.

وتساهم الكاميرات صغيرة الحجم في تعزيز إمكانيات الاستشعار في الروبوتات فائقة الصغر، ومجالات تشخيص الأمراض والمشاكل الصحية في جسم الإنسان، مثل عمليات المناظير وغيرها.

وقال المطورون إن النقص في الكاميرات الصغيرة يكمن في التقاط صور مشوشة وتوفير مجالات رؤية محدودة، أما الكاميرا الجديدة فتستطيع التقاط صور نقية بالألوان الكاملة، بما يضاهي كاميرا مركبة أكبر 500 ألف مرة، وفق ورقة بحثية نشرها المطورون في مجلة “نيتشر كوميونيكشن”.

تطوير كاميرا بحجم “حبة الملح”.. تلتقط صوراً بالألوان الكاملة وبدقة عالية

كاميرا بحجم “حبة ملح”.. باحثون أميركيون يحولون الخيال إلى حقيقة

يسعى الباحثون بشكل دؤوب لتطوير كاميرات صغيرة الحجم بغية استخدامها في مجالات رؤية محدودة للغاية, وبهدف التقاط صور فوتوغرافية تساعدهم في فهم حقيقة الكائنات.

حيث يعمل فريق من الباحثين الآن على إضافة قدرات حسابية إلى الكاميرا لزيادة تحسين جودة الصورة، ولكن أيضًا لدمج أشياء مثل اكتشاف الكائنات، والتي ستكون مفيدة للتطبيقات العملية.

ويمكن للكاميرا الجديدة أن تسمح للروبوتات فائقة الصغر باستشعار محيطها، أو حتى مساعدة الأطباء على رؤية تفاصيل داخل جسم الإنسان حسبما نشره موقع “ديلي ميل”

حيث طوّر فريق من الباحثين من جامعتي برينستون وواشنطن كاميرا مجهرية جديدة بحجم حبة الملح يمكنها التقاط صور نقية كاملة الألوان كما تفعل العدسات العادية التي يزيد حجمها عنها بـ 500000 مرة،

ويتغلب التصميم الجديد على مشاكل التصميمات السابقة للكاميرا صغيرة الحجم، والتي تميل إلى التقاط صور مشوهة وغامضة مع مجالات رؤية محدودة للغاية، بحسب موقع “ديلي ميل”.

ويمكن للكاميرا الجديدة أن تسمح للروبوتات فائقة الصغر باستشعار محيطها، أو حتى مساعدة الأطباء على رؤية تفاصيل داخل جسم الإنسان.

وداخل الكاميرا التقليدية بالحجم الكامل تُستخدم سلسلة من الزجاج المنحني أو العدسات البلاستيكية لثني أشعة الضوء الواردة في البؤرة في قطعة من الفيلم أو جهاز استشعار رقمي.

في المقابل، تعتمد الكاميرا الصغيرة التي طوّرها عالم الكمبيوتر إيثان تسينغ وزملاؤه على “سطح خارق” خاص مرصع بـ 1.6 مليون عمود أسطواني يمكنها تعديل سلوك الضوء.

ويتميز سطح الجهاز الذي يبلغ عرضه 0.5 ملليمتر بشكل فريد يسمح له بالعمل كأداة استشعار. ثم تقوم خوارزميات التعلم الآلي بتفسير تفاعل كل منشور مع الضوء وتحويله إلى صورة.

جودة عالية غير مسبوقة

تستطيع الكاميرا الجديدة التقاط صور نقية بالألوان الكاملة، بما يضاهي كاميرا مركبة أكبر يزيد حجمها 500 ألف مرة، وفق ورقة بحثية نشرها المطورون في مجلة “نيتشر كوميونيكشن”.

وقالت جامعة برينستون في بيان إن الكاميرات صغيرة الحجم عموما تفيد في مجالات تشخيص الأمراض والمشكلات الصحية في أعضاء جسم الإنسان.

كما وتعزز إمكانيات الاستشعار في الروبوتات فائقة الصغر، على عكس سابقاتها التي كانت تلتقط صورا مشوشة ومشوهة، وتوفر مجالات رؤية محدودة.

كما لفت بيان الجامعة إنه بينما تستخدم الكاميرات التقليدية الزجاج المنحني أو العدسات البلاستيكية لكسر الضوء، وإنتاج صور ذات دقة عالية.

يعتمد النظام البصري الجديد لهذه الكاميرا على تقنية تسمى “السطح الخارق”، تعمل على كسر الضوء، بطرق لا تحتاج إلى كاميرات كبيرة الحجم.

ويلتقط الجهاز الصغير صورًا فوتوغرافية بأعلى جودة مع أوسع مجال رؤية لأي كاميرا كاملة الألوان تم تطويرها حتى الآن.

وأدّت التصميمات السابقة إلى إنتاج صور بتشوهات كبيرة، ومجالات رؤية مقيدة ومشاكل في التقاط الطيف الكامل للضوء المرئي لأنه يعتمد على خلط الألوان الأساسية من الأحمر والأخضر والأزرق.

وبصرف النظر عن القليل من الضبابية في إطار الصور، فإن الصور التي يمكن للكاميرا الصغيرة التقاطها يمكن مقارنتها بتلك التي تم التقاطها باستخدام إعداد كاميرا عادي بالحجم الكامل يضم ست عدسات انكسارية، بحسب الدراسة التي نُشرت في مجلة “نايتشر كوميونكايشنز”.

كما يمكن للكاميرا أيضًا أن تعمل بشكل جيد في الضوء الطبيعي، بدلًا من ضوء الليزر النقي أو غيره من الظروف المثالية للغاية التي تتطلبها الكاميرات السابقة إذا كانت ستنتج صورًا عالية الجودة.

“كميات هائلة من الذاكرة والوقت”

وفقًا للبروفيسور كولبورن، فإن العدد الهائل من مسارات الاستشعار على كل سطح وتعقيد تفاعلاتها مع الضوء يعني أن كل محاكاة تستخدم “كميات هائلة من الذاكرة والوقت”.

وقال المهندس البصري جوزيف مايت، الذي لم يشارك في الدراسة: “على الرغم من أن أسلوب التصميم البصري ليس جديدًا، إلا أن هذا هو أول نظام يستخدم تقنية بصرية سطحية في الواجهة الأمامية والمعالجة العصبية في الخلف”.

ويعمل الفريق الآن على إضافة قدرات حسابية إلى الكاميرا لزيادة تحسين جودة الصورة، ولكن أيضًا لدمج أشياء مثل اكتشاف الكائنات، والتي ستكون مفيدة للتطبيقات العملية.