Kamera koja uklanja refleksije

Računalni znanstvenici već duže vrijeme nastoje razviti tehnike za uklanjanje refleksija iz digitalnih fotografija snimljenih kroz staklo. Dok su neki nastojali iskoristiti različitost fokalnih udaljenosti polarizacije svjetla, MIT je istraživao činjenicu da prozorsko okno stvara dvije refleksije koje su malo "izmaknute" jedna od druge.

Znanstvenici MIT-eve Media Lab Camera Culture Grupe, razvili su sustav separacije slike, koji "ispaljuje" svjetlo u scenu, te mjeri razlike između dolaska svjetla reflektiranog od bliskih objekata poput prozorskog stakla i udaljenih objekata.

U svojoj novoj metodi posebno ističu korištenje dostupnih i jeftinih senzora dubine koji se mogu naći u sustavima za video igre (Kinect), a kako su takvi komercijalni uređaji prespori za precizno prepoznavanje koje je važno za uklanjanje refleksija, znanstvenici su ta ograničenja zaobišli pametnim procesiranjem signala.

Ono što je dodatno zanimljivo je podatak da se isti princip može koristiti i kod drugih neinvazivnih tehnika snimanja poput ultrazvučnog i terahercnog snimanja.

Znanstvenici su se za potrebe uklanjanja refleksija koristili Fourierovom transformacijom, vrlo značajnom matematičkom operacijom u procesiranju signala, koja razlaže signal na njegove konstituitivne frekvencije.

Svaku frekvenciju u Fourierovom rastavljanju karakteriziraju dva svojstva. Jedno je njezina amplituda, odnosno visina brijegova valova, a drugo je faza, koja opisuje pomak između valnih dolova i brijegova.  

Ukoliko dva svjetlosna signala (bliži i dalji) padnu na svjetlosni senzor u različito vrijeme, Fourierovo razdvajanje će imati različite faze. Mjerenjem faza doslovce se omogućuje metoda mjerenja signala pri dolasku, no problem je u tome što konvencionalni senzori ne mogu mjeriti fazu, jer oni mjere samo intenzitet, odnosno energiju svjetlosnih čestica koje ga pogađaju. Znanstvenici MIT-a su stoga razvili metodu koja im je omogućila rekonstrukciju fazne informacije, a u suradnji s kolegama iz Microsoft Researcha, razvili su specijalnu kameru koja emitira svjetlost samo na specifičnim frekvencijama i mjeri intenzitet refleksija.

Ta informacija, zajedno s podatkom o broju različitih frekvencija pozicioniranih između kamere i scene od predmeta interesa, omogućuje algoritmima MIT-evaca da ustanove fazu povratnog svjetla i razdvoje signale različitih dubina.  

Ukoliko se između kamere i objekta koji snimate nalazi samo jedno staklo, to bi značilo da su ovoj metodi dovoljne samo dvije frekvencije, a ako su dva, onda su potrebne četiri, no u praksi svjetlosne frekvencije koje imitira kamera nisu čiste, pa su potrebna dodatna mjerenja kako bi se filtrirala i izbacila "buka".

U svojim eksperimentima znanstvenici su prošli kroz 45 frekvencija kako bi dobili gotovo savršeno razdvajanje slike. To zahtijeva punu minutu izlaganja, no kažu da bi se dobar rezultat mogao postići i s manje mjerenja.

Posebno su zadovoljni time što za izvođenje uklanjanja refleksije nisu morali koristiti nikakvu glomaznu i skupu laboratorijsku opremu, već tržišno dostupnu Microsoft Kinect One kameru, koja im je uz pomoć naprednih matematičkih koncepata omogućila postizanje rezultata. Za sada još nije poznato kada bi se ova metoda mogla komercijalizirati, no sigurni smo da će savršeno digitalno fotografiranje kroz prozorska stakla uskoro stići na naše gadgete. Jedino ćete se morati potruditi da vam prozori budu čisti čim je više moguće, jer ako kroz njih ne vidite golim okom, neće vas spasiti ni MIT-evi algoritmi.

Izvor: MIT