无需打开即可“透视”一本书，无镜头摄影颠覆你的认知

昵称31728201 2017-01-14

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前言：这是一篇颠覆你对世界认知的文章

因为内容太专业，我让冷姑娘尽可能写得通俗点。

下面先说说我选择做这篇文章的初衷，我身边的哥们一直在做光学成像的实验，简单说，是通过表面现象寻求本质，最后再输出事物原本的样子，这个项目是一个国家级的项目。

只要这一套算法成立，我们将有可能复原全球所有的艺术品，而目前，这项技术在全球顶级，这也是我下周去武汉的原因，我们试图打造中国第一个科学与艺术中心。

说到算法对于光学成像的意义，其实就是，通过现象，依靠复杂的数据关联，去掉随时间、人为、环境而影响的虚幻，最后，还原事物原本的样子。

这句话很拗口，我以两个例子作为举例：

第一个例子，这个例子有点复杂。

就是比尔·盖茨资助的《大历史课堂》：

说的是，现有的人类历史，有太多的杜撰和修改，而原本的考古学，因为人的理解局限，很多历史不是真正的历史。

所以，就有了所谓的“放射性测年法”，说的是，放射性物质的衰变会遵循一种很有规律的节奏，最终形成新的子物质（daughter materials），这意味着如果你有一块含放射性物质（比如铀）的材料，你就可以测量有多少子物质（比如铅）已形成，从而估算出这块材料的形成时间。

在“放射性测年法”基础上，出现了“碳-14测年年”，道理一样，从而，人类可以重新排列组合历史，甚至地球的历史；

在此基础上，又出现了“基因测年”法，说的是，人类可以比较不同物种的DNA之间的差异，找回不同物种之间的共同祖先，例如黑猩猩和人类的共同祖先出现在700万年前；

而科学家通过宇宙数据，推算出宇宙形成于138.2亿年前。

第二个例子，这个例子比较简单。

大家熟悉的测谎仪：

测谎仪就是一个算法模型，捕捉你说的话，通过分析你的表情动作、呼吸、心跳、情绪，最后推算出你的话是否是真的，这个就是由“现象”到“数据分析”，到输出“真的事实”的过程。

而这篇文章说的无镜头摄影，就是运用这个算法原理。

最后，我希望你们不要像一维生物那样生活，那样只能被三维生物猎杀。

——我是小日，希望你们能喜欢本文

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好了，下面进入今天正文

感谢冷水韵同学的撰写

相机离不开镜头吗？

无镜头摄影颠覆你的认知

撰文：冷水韵/主编：小日

说起摄影，大家都会很自然地想到镜头。

对于摄影发烧友来说，镜头不仅是相机中影响拍摄成像质量的重要部件，还是划分相机种类和档次的重要标准。为了拍出好作品，发烧友们不断配备着各种类型的镜头。

对于手机摄影爱好者来说，既希望手机轻薄便携，又希望能够拍出高品质的照片。镜头的存在，似乎成了手机难以更薄的障碍。

可是，你想过吗：

如果没有镜头这一光学系统的存在，摄影将会发生什么样的变化？

其实，这个看似天方夜谭的想法已经实现了。

去年11月，日立宣布开发出了具备无镜头与后对焦特点的相机技术。

这种技术使用新开发的特殊薄膜置于图像传感器前，以此代替镜头镜片，对进入光线形成的影像进行处理，使之成为图像数据。之后，再通过改变数据的分析方式来调整焦距。

据称，这种新型成像技术的图像处理速度是以往技术的300倍，自由对焦则是无镜头相机首次实现的功能。

日立研发的无镜头相机将图像传感器和胶片重叠起来，在胶片上加上“同心圆”图案。

通过进入传感器光线的影子与同心圆图案重合产生的“莫尔条纹”来计算拍摄物体的位置。

利用图像传感器获得的数据加上图案，使用特殊的计算公式来分析调整图像数据，从而再现拍摄的图像。

莫尔条纹是18世纪的法国研究人员莫尔先生首先发现的一种光学现象。
从技术角度上讲，莫尔条纹是两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果，当人眼无法分辨这两条线或两个物体时，只能看到干涉的花纹，这种光学现象中的花纹就是莫尔条纹。

由于能在有效减少相机厚度的同时兼顾调焦功能，这种技术将有助于薄型轻量相机和手机的开发。此外，日立还考虑将其放入普通的带镜头相机难以设置的生产设备内部等，用于检测故障，以及配备在移动产品和机器人等设备。

美国的莱斯大学也进行过无镜头摄影的探索。

他们研发的FlatCam是一款扁平的摄像头，比10美分硬币还薄，小巧而灵活。

从外观上看，它和我们平时使用的手机镜头一样，但FlatCam并没有镜头在感光元件上。

FlatCam拍摄影像的方法类似于18世纪未，摄影先驱们用暗箱进行摄影实验而产生的针孔摄影。

他们使用的照相暗箱又称针孔相机，正是照相机的原型。

针孔相机的基本部分包括密封暗箱和它后面的聚焦屏，成像原理与小孔成像一致：

密封箱前方为小孔或会聚透镜，在其屏幕上可以看到清晰的图像。

把感光底片装在屏幕的位置上，再做一个“快门”和装底片的槽，就可以拍出清晰的照片。

小孔成像：用一个带有小孔的板遮挡在墙体与物之间，墙体上就会形成物的倒影。

与针孔相机不同的是，FlatCam不只有一个“孔”，而是有很多不同的“孔”（格栅）。

当光线透过这些格栅，投射到感光元件上，经计算机抓取并计算，就可以得出成像。

目前Flatcam 只能拍摄512 x 512 像素的图像，距离实用化还有很长的路，但研究人员相信它代表着未来摄像头发展的方向：

Flatcam相机系统不仅可以应用于智能手机上，还可以为特定场景提供完整的光学重建，产生用镜头的相机无法完成的图像，在各种工业或医疗设备上，安全和救灾援助领域中应用。
最终有望制造成可折叠、可穿戴，甚至一次性的摄像头。

听莱斯大学的研究人员讲讲FlatCam

以特定光线或者波长穿透物体，反射回来形成影像也是一种历久弥新的摄影方式。

我们熟悉的X光就属于这种摄影方式，而麻省理工学院媒体实验室(The MIT Media Lab）的Barmak Heshmat等人所研发的新技术，则是使用太赫兹辐射 (terahertz radiation)，这样一种介于微波与红外线之间的光谱，穿透书本的纸张，然后反射回来，由相机传感器接收资料，最终实现在不打开书的情况下就能阅读其中的内容。