هوش مصنوعی طراحی لنز تلفن همراه را تسریع می‌کند، زمان توسعه را به یک روز کاهش می‌دهد
محققان دانشگاه علوم و فناوری ملک عبدالله (KAUST) در عربستان سعودی به دستاوردی بزرگ در زمینه توسعه لنزهای اپتیکی برای دوربین‌های تلفن همراه دست یافته‌اند.
آنها یک مدل هوش مصنوعی پیشرفته طراحی کرده‌اند که به طور خاص برای کمک به توسعه این لنزها طراحی شده است.
به گفته محققان، روش محاسباتی خودکار در طراحی لنزهای اپتیکی سیستم‌های تصویربرداری، وعده ارائه راه‌حل‌های بهینه بدون مداخله انسانی را می‌دهد و زمان و هزینه‌های معمول مورد نیاز را به طرز چشمگیری کاهش می‌دهد.
نتیجه می‌تواند بهبود دوربین‌های تلفن همراه با کیفیت برتر یا قابلیت‌های جدید باشد.
آموزش برنامه‌ریزی‌شده
روش طراحی DeepLens که توسط Xinge Yang، Qiang Fu و Wolfgang Heidrich در KAUST توسعه یافته است، بر اساس مفهوم «آموزش برنامه‌ریزی‌شده» است.
این روش از یک رویکرد ساختاریافته، تکراری و مرحله به مرحله استفاده می‌کند که پارامترهای کلیدی سیستم تصویربرداری مانند وضوح، دیافراگم و میدان دید را در نظر می‌گیرد.
سیستم‌های هوش مصنوعی، مانند انسان‌ها، برای یادگیری وظایف پیچیده از ابتدا به راهنمایی نیاز دارند.
برای مثال، انسان‌ها قبل از آنکه بتوانند پریدن، رقصیدن یا ورزش کردن را یاد بگیرند، ابتدا به خزیدن، ایستادن و راه رفتن می‌پردازند.
به همین ترتیب، آموزش برنامه‌ریزی‌شده یک وظیفه پیچیده (در این مورد، طراحی یک سیستم لنزی پیچیده) را به مراحل فردی با پیچیدگی فزاینده تقسیم می‌کند و به تدریج خواستار افزایش در وضوح، اندازه دیافراگم و میدان دید است.
بدون نیاز به مداخله انسانی
مهم است که بدانید این طرح می‌تواند بیش از یک طراحی مبتنی بر انسان به عنوان نقطه شروع باشد.
در عوض، این روش می‌تواند به طور کامل یک سیستم اپتیکی مرکب را شامل چندین عنصر لنز انکساری طراحی کند، هر کدام با اشکال و خواص سفارشی خود، تا بهترین عملکرد کلی را فراهم کند.
یانگ اظهار داشت: «روش‌های خودکار سنتی تنها به بهینه‌سازی جزئی طراحی‌های موجود دست می‌یابند».
«رویکرد ما می‌تواند از ابتدا طراحی‌های لنز پیچیده را بهینه کرده و ماه‌ها کار دستی یک مهندس با تجربه را به تنها یک روز محاسبات کاهش دهد.»
این روش در ایجاد طراحی‌های نوری کلاسیک و لنز محاسباتی با عمق میدانی گسترش یافته بسیار موثر بوده است.
این طراحی در فرم‌فاکتور به اندازه تلفن‌های همراه با میدان دید گسترده و استفاده از عناصر لنزی با سطوح حاصل از انکلاک شدید و فاصله کانونی کوتاه آزمایش شده است.
همچنین در یک سیستم تصویربرداری کلاسیک با شش عنصر آزمایش شده است. تحول و عملکرد نوری آن در تطابق با مشخصات طراحی تحلیل شده است.
یانگ توضیح داد: «روش ما به طور خاص به طراحی لنزهای انکساری چند عنصری که در دستگاه‌هایی از میکروسکوپ‌ها گرفته تا دوربین‌های تلفن همراه و تلسکوپ‌ها رایج هستند، می‌پردازد».
«ما انتظار داریم که این روش با شرکت‌های مرتبط با دوربین‌های دستگاه‌های همراه که محدودیت‌های سخت‌افزاری نیاز به پشتیبانی محاسباتی برای کیفیت تصویر بهینه دارند، بسیار مورد توجه قرار گیرد. روش ما در مدیریت تعاملات پیچیده بین اجزای اپتیکی و محاسباتی عالی است.»
در حال حاضر، روش DeepLens فقط برای عناصر لنزی انکساری قابل استفاده است.
با این حال، تیم KAUST می‌گوید که در حال حاضر در حال کار بر روی گسترش این طرح به سیستم‌های اپتیکی هیبریدی است که لنزهای انکساری را با اپتیک‌های پراشی و متالنزها ترکیب می‌کنند.
یانگ نتیجه‌گیری کرد: «این کار سیستم‌های تصویربرداری را بیشتر کوچک‌تر کرده و قابلیت‌های جدیدی مثل دوربین‌های طیفی و تصویربرداری رنگ عمیق همزمان را فراهم می‌کند».
این رویکرد نوآورانه نویدبخش پیشرفت‌های بزرگی برای قابلیت‌های دوربین‌های تلفن همراه است و احتمالاً به بهبود کیفیت تصویر و تجربه‌های عکاسی بهتری برای کاربران منجر خواهد شد.
