Yuta Universiteti tərəfindən

Robert Egan tərəfindən redaktə edilmişdir

 Redaktorların qeydləriYuta Universitetinin mühəndisləri işığı üç rəng kanalına ayıran filtr əvəzinə onu 25-ə bölən diffraksiya elementi hazırlayıblar. Kredit: Utah Universiteti

Ənənəvi rəqəmsal kamera insan gözünün rəngi necə qəbul etdiyini əks etdirən görüntünü üç kanala – qırmızı, yaşıl və maviyə bölür. Lakin bunlar davamlı dalğa uzunluqları spektri boyunca yalnız üç diskret nöqtədir. İxtisaslaşmış “spektral” kameralar bu bölmələrdən onlarla, hətta yüzlərlə spektri ardıcıl olaraq çəkərək daha da irəliləyir.

Bununla belə, bu proses yavaşdır, yəni hiperspektral kameralar yalnız hərəkətsiz şəkillər və ya çox aşağı kadr sürətləri və ya saniyədə kadr (fps) olan videolar çəkə bilər. Bəs yüksək fps-li videokamera bir anda onlarla dalğa uzunluğunu çəkə bilsə, adi gözlə görünməyən detalları ortaya çıxarsa nə olardı?

İndi Yuta Universitetinin Con və Marcia Price Mühəndislik Kollecində tədqiqatçılar ənənəvi kameranın rəngləri kodladığı kimi, spektral məlumatları şəkillərə kodlayan yüksək dəqiqlikli snapshot çəkməyin yeni üsulunu işləyib hazırlayıblar. İşığı üç rəng kanalına ayıran filtr əvəzinə, onların ixtisaslaşmış filtri onu 25-ə bölür. Hər piksel sıxılmış spektral məlumatı məkan məlumatı ilə birlikdə saxlayır , kompüter alqoritmləri daha sonra onları 25 ayrı təsvirdən ibarət “kub” şəklində yenidən qura bilər – hər biri görünən spektrin ayrı bir dilimini təmsil edir.

Bu ani kodlaşdırma tədqiqatçıların kamera sisteminə – mobil telefona sığacaq qədər kiçik – yüksək dəqiqlikli video çəkməyə imkan verir və komponent şəkillərinin sıxılmış təbiəti real dünyada yeni tətbiqlər açır .

Kameranın nümayişi ilə bağlı tədqiqata hər ikisi Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi Departamentində tədqiqatçı köməkçi professor Apratim Majumder və professor Rajesh Menon rəhbərlik edirdi. Nəticələr Optica jurnalında bildirilir .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=2793866484&adk=2520359048&adf=1100001614&pi=t.ma~as.2793866484&w=750&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1758881799&rafmt=1&armr=3&plas=164x742_l%7C164x742_r&format=750×280&url=https%3A%2F%2Ftechxplore.com%2Fnews%2F2025-09-compact-camera-channels-high-definition.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&aieuf=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTQwLjAuNzMzOS4xMjgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxNDAuMC43MzM5LjEyOCJdLFsiTm90PUE_QnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjE0MC4wLjczMzkuMTI4Il1dLDBd&abgtt=6&dt=1758881791417&bpp=1&bdt=705&idt=824&shv=r20250924&mjsv=m202509230101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Dfdc40d724f2dca57%3AT%3D1735367325%3ART%3D1758881792%3AS%3DALNI_MYStQ6fUQQQLyo5Z7z1h-XhXcWBtA&gpic=UID%3D00000f80eacffadc%3AT%3D1735367325%3ART%3D1758881792%3AS%3DALNI_MYaOugky0UawScoidzfbXof3-N-iw&eo_id_str=ID%3D878d521b85743f4c%3AT%3D1751526237%3ART%3D1758881792%3AS%3DAA-AfjZCLruwaFzoQORvGPwXS3Y2&prev_fmts=0x0%2C1905x945&nras=2&correlator=706983935886&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=1&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=1786&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31094857%2C42533294%2C95360684%2C95368093&oid=2&pvsid=5575334758985324&tmod=1255160406&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=8244

Kameranın dizaynı spektral məlumatların necə ələ keçirilə biləcəyi ilə bağlı irəliyə doğru sıçrayışı təmsil edir.

“Biz həm rəngli, həm də incə spektral təfərrüatları bir anlıq görüntüdə çəkən, hər piksel üçün “spektral barmaq izi” yaradan kompakt kamera təqdim edirik” dedi Menon.

Hiperspektral kameralar uzun müddət kənd təsərrüfatı, astronomiya və tibbdə istifadə olunur, burada rəngdəki incə fərqlər böyük fərq yarada bilər. Lakin bu kameralar tarixən böyük, bahalı və hərəkətsiz şəkillərlə məhdudlaşıb.

“Biz bu tədqiqata başlayanda niyyətimiz, mövcud olmayan video sürətlərində səhnələrdən yüksək sıxılmış məkan-spektral məlumatları qeyd edə bilən, yığcam, sürətli, meqapiksel ayırdetmə hiperspektral kamera nümayiş etdirmək idi” dedi Majumder.

Utah komandasının irəliləyişi onun məlumatları necə tutması və emal etməsi ilə bağlıdır. Əsas komponent birbaşa kameranın sensoru üzərində yerləşdirilən difraksiya elementidir. Daxil olan işığı diffraksiya edən və sensordakı hər piksel üçün həm məkan, həm də spektral məlumatı kodlayan elementin təkrarlanan nanoölçülü nümunələridir. Səhnəni kütləvi üçölçülü məlumat kubuna deyil, tək, yığcam iki ölçülü təsvirə kodlaşdıraraq, kamera hiperspektral təsviri daha sürətli və səmərəli edir.

“Bizim kameramızın əsas üstünlüklərindən biri onun üçölçülü məlumat kubu əvəzinə yüksək sıxılmış iki ölçülü təsvirdə məkan-spektral məlumatı tutmaq və sonradan tam məlumat kubunu çıxarmaq üçün mürəkkəb kompüter alqoritmlərindən istifadə etmək qabiliyyətidir” dedi Majumder. “Bu, sürətli, yüksək sıxılmış məlumatların tutulmasına imkan verir.”

Sadələşdirilmiş yanaşma həm də xərcləri əhəmiyyətli dərəcədə azaldır.

“Bizim kameramız dəfələrlə ucuz başa gəlir, çox yığcamdır və əksər mövcud kommersiya hiperspektral kameralarından daha sürətli məlumatları çəkir” dedi Majumder. “Biz həmçinin tətbiqin ehtiyacına uyğun olaraq məlumatları sonrakı emal etmək və kənd təsərrüfatı, astronomiya və bio-görüntüləmə kimi müxtəlif sahələrə uyğun müxtəlif təsnifatçılar tətbiq etmək qabiliyyətini göstərdik.”

Məlumatların saxlanması başqa bir üstünlükdür.

Majumder əlavə etdi: “Peyklər tam şəkil kublarını işıqlandırmaqda çətinlik çəkərdi, lakin biz kubları post-processing zamanı çıxardığımız üçün orijinal fayllar daha kiçikdir”.

Kameranın imkanlarını nümayiş etdirmək üçün tədqiqatçılar üç real tətbiqi sınadılar: cərrahi səhnədə müxtəlif toxuma növlərini ayırd etmək; çiyələklərin zamanla çürüyərək yaşını proqnozlaşdırmaq; və astronomiyada istifadə olunan bir sıra spektral filtrləri təqlid edir.

Hazırkı prototip ölçüsü bir meqapikseldən bir qədər çox olan şəkillər çəkir və onları spektr üzrə 25 ayrı dalğa uzunluğuna bölə bilir. Amma komanda artıq təkmilləşdirmələr üzərində işləyir.

“Bu iş ilk snapshot meqapiksel hiperspektral kameranı nümayiş etdirir” dedi Majumder. “Sonra, biz kameranın daha təkmil versiyasını inkişaf etdiririk ki, bu da bizə daha böyük təsvir ölçüsündə və dalğa uzunluğu kanallarının sayının artması ilə şəkillər çəkməyə imkan verəcək, eyni zamanda nano-strukturlu diffraksiya elementini dizaynda daha sadə hala gətirəcək.”

Hiperspektral təsviri daha ucuz, daha sürətli və daha yığcam etməklə, U mühəndisləri dünyaya baxış tərzimizi dəyişdirə və spektrdə gizlənmiş detalları üzə çıxara biləcək texnologiyalar üçün qapı açdılar.

Ətraflı məlumat: Apratim Majumder et al, High-definition (HD) snapshot diffractive computational spectral views and inferencing, Optica (2025). DOI: 10.1364/optica.559279

Jurnal məlumatı: Optica Yuta Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir