חוקרים מהטכניון פיתחו מצלמת פיקסל-יחיד
26 יולי, 2021
החוקרים מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים, פיתחו תבניות קידוד מרחביות המאפשרות לגלאי בעל פיקסל יחיד לקבל רצף של אותות חוזרים מהאובייקט הנבדק, ובאמצעותם לשחזר בדייקנות ובמהירות רבה את מראה האובייקט
בתמונה למעלה: תולעת C. elegans באורך של 1 מ"מ אשר צולמה במצלמת הפיקסל היחיד שפותחה בטכניון
חוקרים מהטכניון פיתחו שיטת צילום חדשה ומהירה מאוד המבוססת על שימוש בחיישן אופטי בעל פיקסל יחיד (Single Pixel Imaging – SPI), שיש בה פוטנציאל שימוש ביישומים רבים דוגמת מערכות בדיקת ייצור שבבים, מערכות אולטרא סאונד, מיקרוסקופים חדשים או מערכות התראה ברכב אוטונומי. הרעיון הבסיסי אינו חדש: הוא מבוסס על הקרנת אור בתבנית אור ידועה מראש על האובייקט (דפוס אור מקודד), קליטת האור על-ידי חיישן (דיודה) וניתוח המידע באמצעות מחשב.
הבסיס התיאורטי לטכנולוגיה הוא שתכונות האור המקודד המוחזר מהאובייקט מספקות עליו מידע רב, וכאשר מבצעים מספר רב של מדידות כאלה, ניתן לשחזר את מראה האובייקט הנבדק. אלא שעד היום יושמה הטכנולוגיה הזאת באמצעות מראות (Digital Micromirror Devices) ולכן הייתה איטית מאוד ולא יכלה להתחרות מול טכנולוגיות צילום מקביליות כמו חיישן מרובה פיקסלים או טכניקות סריקה כפי שהן מקובלות בהדמאות מכ"ם או LiDAR. התוצאה: ניתן היה לקבל רק תמונות של אובייקטים סטטיים.
קבוצת החוקרים מהפקולטה להנדסת חשמל ומחשבים בטכניון כוללת את פרופ' אמיר רוזנטל, הדוקטורנט יבגני חכמוביץ' והמסטרנט שגיא מונין. הם יצרו תבניות קידוד מסוג חדש המותקנות על-גבי דיסקית מסתובבת הממוקמת בין מקור הקרינה לבין הגלאי, ופיתחו אלגוריתם שחזור יעיל. סיבוב מהיר של הדיסקית וניתוח כל האותות שהגיעו אל הגלאי, איפשרו להם להאיץ פי 100 את מהירות הרכשת התמונה. למעשה, מערכת ההדגמה שהם בנו הצליחה לבצע קידוד מרחבי בקצב של 2.4 מגה-הרץ (2.4 מיליון קידודים בשנייה), ולהפיק מהם סרטונים בקצב של 72 תמונות בשנייה.
הם הדגימו את ההצלחה באמצעות סרטון וידאו המתעד את התנועה המורכבת של תולעי C. elegans – יצורים זעירים באורך של 1 מ"מ אשר חיים בקרקע. בסיכום המאמר שהתפרסם בכתב העת המדעי Nature Communications, החוקרים כותבים שמדובר בטכנולוגיה גנרית אשר ניתן לממש אותה בתחומים רבים תוך ניצול מקורות קרינה שונים מאוד ובאורכי גל רבים מאוד.
למאמר המקורי הקליקו: Single pixel imaging at megahertz switching rates via cyclic Hadamard masks
פורסם בקטגוריות: אלקטרואופטיקה , חדשות
פורסם בתגיות: גלאי , חיישן אופטי , טכניון
