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經(jīng)常在電影里看到這樣的橋段，一張顆粒感很強(qiáng)的圖像，其中的面容或者是車(chē)牌號(hào)都難以辨認(rèn)，但是只需要輕觸屏幕或者輕敲幾個(gè)按鍵，就可以獲得清晰的局部放大圖，犯罪信息一覽無(wú)余，案件立刻獲得偵破。

然而在現(xiàn)實(shí)生活中，這種圖像無(wú)損放大和增強(qiáng)的技術(shù)還沒(méi)有得到實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，科學(xué)家們卻從這樣的情節(jié)中尋找到了靈感。近年來(lái)，學(xué)術(shù)界出現(xiàn)了一個(gè)新的研究領(lǐng)域叫做“計(jì)算攝影學(xué)（computational photography）”。據(jù)該領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物，斯坦福大學(xué)的馬克·勒沃伊（Marc Levoy）教授介紹說(shuō)：“在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，相機(jī)制造商們都著眼于推出高像素高分辨率的相機(jī)。但是，隨著微軟的10億像素級(jí)相機(jī)的出現(xiàn)，‘像素戰(zhàn)’理應(yīng)告一段落。當(dāng)務(wù)之急，是尋找到新的研究熱點(diǎn)，創(chuàng)造出新的消費(fèi)熱點(diǎn)。”

在計(jì)算攝影學(xué)中，研究人員結(jié)合相機(jī)的成像原理，結(jié)合光學(xué)的知識(shí)，設(shè)計(jì)出新型的高效的算法，力圖改變傳統(tǒng)相機(jī)對(duì)于場(chǎng)景的捕捉方式。目前，已出現(xiàn)并且得到認(rèn)可的兩項(xiàng)研究成果，一個(gè)是發(fā)現(xiàn)站在墻角背后的埋伏者或是隱藏者，另一項(xiàng)是能夠通過(guò)罪犯眼睛中的反射圖像來(lái)辨認(rèn)出受害者的身份。除此以外，還有一些力圖進(jìn)軍消費(fèi)市場(chǎng)的功能，著眼于家用數(shù)碼相機(jī)和智能手機(jī)上的應(yīng)用，比如可以讓攝影師以獨(dú)特的方式進(jìn)入照片中。

此前，我們也介紹過(guò)幾款新型相機(jī)，比如可以先拍照后對(duì)焦的Lytro。還有，斯坦福大學(xué)最近研發(fā)出可自行編程的相機(jī)“Frankencamera”，意味著相機(jī)也在向開(kāi)源的路線并進(jìn)，為更多有想法的用戶提供了可自行定制的相機(jī)開(kāi)放平臺(tái)。數(shù)碼相機(jī)的出現(xiàn)，沖垮了膠片行業(yè)。智能手機(jī)的風(fēng)靡，又影響著數(shù)碼相機(jī)的地位。下一次的相機(jī)風(fēng)暴將以何種方式席卷而來(lái)呢？

1. 眼中世界，用照片重現(xiàn)眼中的場(chǎng)景

十年前，數(shù)碼相機(jī)是個(gè)稀罕物，市場(chǎng)上膠片照相機(jī)仍是主流，電子傳感器是“挑大梁”的部件。相機(jī)成像原理即為，鏡頭捕捉到三維場(chǎng)景中反射的光，真實(shí)將其記錄在膠片上，形成二維圖像。

但是，在數(shù)碼照相機(jī)中，“真實(shí)重現(xiàn)”這個(gè)詞語(yǔ)就不復(fù)存在了。數(shù)碼相機(jī)里都有一個(gè)小型計(jì)算機(jī)，對(duì)鏡頭搜集到的光學(xué)信號(hào)進(jìn)行處理，包括濾波、轉(zhuǎn)換盒添加一些圖像處理的操作，最后處理結(jié)果放進(jìn)存儲(chǔ)卡。對(duì)于專(zhuān)業(yè)攝影師而言，他們只能挑選相機(jī)，而不能改變相機(jī)內(nèi)部的操作。如果想要拍出與眾不同的照片，也只能在鏡頭上玩一些光學(xué)的小把戲，比如說(shuō)通過(guò)鏡頭疊加，或者在鏡頭前加上蒙版，諸如此類(lèi)。

所以，我們經(jīng)?？吹?，專(zhuān)業(yè)的攝影大哥玩設(shè)備，“非主流”的菜鳥(niǎo)玩家用PS。那么，這兩者能否結(jié)合起來(lái)呢？哥倫比亞大學(xué)計(jì)算機(jī)視覺(jué)實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人希瑞·納亞爾（Shree Nayar）教授他介紹說(shuō)：“此前，圖像處理中的數(shù)學(xué)知識(shí)和物理成像中得光學(xué)知識(shí)均已應(yīng)用到了相機(jī)業(yè)界。下一步，這兩個(gè)研究領(lǐng)域的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手一定是主流的研究方法。只要你同時(shí)考慮這兩個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，就能夠創(chuàng)造出新的其樂(lè)無(wú)窮的玩意兒?！?P>研究人員最近設(shè)計(jì)出一款相機(jī)，可以掃描拐角處。相繼發(fā)射出激光（紅線），由門(mén)反射后撞擊到隱藏在拐角處的物體（藍(lán)線）。反射線（綠色）回饋給相機(jī)處理，得到肉眼盲區(qū)的拐角后的圖像。

早在2009年，麻省理工大學(xué)和加州大學(xué)就聯(lián)合開(kāi)發(fā)出來(lái)的一款相機(jī)，可以拍攝到拐角后面的人像。它選用了安置了一臺(tái)鈦藍(lán)寶石激光脈沖器作為光源，以1秒100萬(wàn)次的頻率放射出激光脈沖，再利用反射面使光傳播到藏匿物，再?gòu)牟啬湮锓瓷浠叵鄼C(jī)鏡頭，即可捕捉到“看不到”的物體。

這項(xiàng)技術(shù)不僅可以看到拐角處的物體，還可以在狹窄區(qū)間內(nèi)獲得較寬的視野。從偵察角度考慮，可以用于團(tuán)隊(duì)作戰(zhàn)的配合、掩護(hù)和救援，也可以形成“敵人在明我在暗”的優(yōu)勢(shì)。

該研究團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)研究成果叫做“眼中世界（world in an eye）”，它能夠通過(guò)照片中，單只眼球上映射出的圖像，來(lái)重建出眼睛主人周?chē)膱?chǎng)景。該項(xiàng)目的研發(fā)者納亞爾介紹說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)充分利用了眼睛角膜的幾何模型，然后將角膜上類(lèi)似“魚(yú)眼”成像的圖像模型轉(zhuǎn)換成周?chē)鷪?chǎng)景在角膜上的映射，從而進(jìn)行重構(gòu)。同時(shí)，需要考慮的因素還包括，相機(jī)的傾斜角度和人物的眼球位置。

有了這項(xiàng)技術(shù)，在場(chǎng)景中，眼球關(guān)注的焦點(diǎn)就可以被找到。所以，這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于眼球跟蹤的研究也是促進(jìn)作用的。