Сверхлегкая линза на пару с нейросетью составит конкуренцию оптике наноспутников

Российские ученые создали метод изготовления сверхлегкой дифракционной линзы и технологию корректировки полученных ею изображений. По массе и размеру линза гораздо меньше аналогов, которые сейчас монтируют на беспилотники и наноспутники, а по качеству изображения, которое можно получить с ее помощью, не уступает им. Технологию исследователи описали на страницах Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing.

Современные фото- и телеобъективы, как правило, состоят из 12 и более оптических элементов. Это нужно для того, чтобы компенсировать искажение изображения, которое получается из-за оптических аберраций. Ученые Самарского университета имени С.П. Королева и Института систем обработки изображений РАН предложили отказаться от сложной системы линз и зеркал в пользу одной сверхлегкой 256-уровневой дифракционной гармонической линзы. Она весит всего пять грамм.

Искажения изображения ученые предлагают компенсировать при помощи цифровой обработки. Для этого они создали вычислительную конструкцию, которая включает в себя цветовую коррекцию изображения и устранение хроматического размытия с помощью сверточных нейронных сетей (СНС). Как показали результаты испытаний, качество восстановленных таким образом изображений сравнимо с качеством снимков, полученных с потребительских фотокамер и мобильных телефонов. При этом время для реконструкции одного изображения на основе СНС составляет около одной секунды.

На основе описанного подхода ученые вуза уже предложили технологию, которая может обеспечить разрешение съемки поверхности Земли с наноспутника в 18 метров. Представленные на рынке оптические системы обеспечивают разрешение в 40 метров. Кроме того, при помощи своей технологии и линзы ученые смогли достичь значения PSNR (пиковое отношение сигнала к шуму) до 26 дБ на реальных изображениях.

«Еще пять лет назад получение цветного изображения высокого разрешения с помощью дифракционной линзы казалось далекой целью, — комментирует один из авторов работы, профессор Самарского университета Артем Никоноров. — Однако результаты наших исследований показали перспективность использования легкой дифракционной оптики».

В дальнейшем ученые хотят продолжать работу по преодолению сильных аберраций в изображениях. Для этого они планируют усовершенствовать технологию изготовления сверхлегких линз, методы реконструкции изображения и повысить производительность нейросетевой реконструкции.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.