लेंस के बिना इमेजिंग

नए इमेजिंग सिस्टम, माइक्रोस्कोप और वीडियो मैट्रिसेस पारंपरिक लेंस के बजाय कंप्यूटर की गणना के आधार पर डिजिटल इमेज उत्पन्न करते हैं।

यहां तक ​​कि मध्ययुगीन कारीगर छवियों को पेश करने के लिए ग्लास लेंस और घुमावदार दर्पण बनाने में सक्षम थे। इस तरह के डिजाइनों का उपयोग माइक्रोस्कोप, पिनहोल कैमरा, दूरबीन और अन्य उपकरणों को बनाने के लिए किया गया था जो हमें पृथ्वी और आकाश पर दूर और पास में स्थित बहुत छोटी और बड़ी वस्तुओं को बेहतर ढंग से देखने की अनुमति देते हैं। छवि निर्माण में अगली क्रांति 19 वीं शताब्दी के मध्य में हुई: फोटोग्राफी का आविष्कार किया गया था। अब आप "रुके हुए पलों" पर कब्जा कर सकते हैं, उन्हें खेल सकते हैं और दोहरा सकते हैं। आज, रासायनिक फोटोग्राफी का युग पूरा होने वाला है, एक नया युग खिल रहा है - डिजिटल इमेजिंग। इसकी जड़ें टेलीविजन तकनीक में हैं, लेकिन हम 1975 के युग की शुरुआत पर विचार करेंगे, जब पहला डिजिटल कैमरा सामने आया था। आज, दुनिया भर में मोबाइल फोन के लाखों वेबकैम और कैमरे एक वर्ष में एक ट्रिलियन से अधिक छवियों को कैप्चर करते हैं, और उनमें से कई को तुरंत इंटरनेट पर अपलोड किया जाता है। इमेजिंग सिस्टम का उपयोग करने की संख्या, विविधता, और तरीकों में विस्फोटक वृद्धि के बावजूद, ऑप्टिकल इंजीनियरों के कार्य काफी हद तक अपरिवर्तित रहते हैं: एक उच्च गुणवत्ता वाली ऑप्टिकल छवि बनाने के लिए जो दृश्य को "अच्छा दिखने के लिए बनाया गया" के रूप में सटीक रूप से बताता है।

हालाँकि, पिछले १०-२० वर्षों में एक नया प्रतिमान उभरने लगा है: कम्प्यूटेशनल इमेजिंग। यह प्रतिमान पारंपरिक दृष्टिकोणों का पूरी तरह से समर्थन नहीं कर सकता है, लेकिन यह सदियों पुराने विचारों पर संदेह करेगा और इमेजिंग सिस्टम के लिए वैकल्पिक तरीके बनाने में मदद करेगा। उदाहरण के लिए, इमेजिंग सिस्टम के नए कार्य और रूप हमारे लिए पहले से ही उपलब्ध हैं, जिसमें लेंस के साथ मैक्रोस्कोपिक ऑब्जेक्ट और माइक्रोस्कोप की शूटिंग के लिए सुपर-मिनिएचर डिवाइस शामिल हैं।

कम्प्यूटेशनल इमेजिंग

जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है कि कंप्यूटिंग अंतिम डिजिटल छवि के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। लंबे समय तक, उन्होंने डिजिटल इमेज प्रोसेसिंग की मदद से सुधार किया: उन्होंने फ्लैश के साथ शूटिंग करते समय लाल-आंखों के प्रभाव को हटा दिया, रंगों को समायोजित किया, लेकिन लेंस के ऑप्टिकल सर्किट को कभी भी इन जरूरतों को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन नहीं किया गया था। हालांकि, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग, उदाहरण के लिए, तस्वीर के किनारों पर "तकिए" या चौड़े-कोण विकृतियों जैसे ऑप्टिकल विकृतियों को ठीक करने की अनुमति देता है। जब हबल ऑर्बिटल टेलीस्कोप ने 1980 के दशक के उत्तरार्ध में पहली छवियां पृथ्वी पर भेजीं, तो वे अपेक्षा से अधिक "साबुन" थे। यह जल्द ही स्पष्ट हो गया कि प्रकाशिकी के साथ कुछ समस्याएं थीं। नासा के वैज्ञानिकों ने निर्धारित किया कि क्या मामला है, और जब तक दूरबीन की मरम्मत नहीं की गई, तब तक उन्होंने परिष्कृत डिजिटल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम का उपयोग करके कई वर्षों तक कई दोषों को ठीक किया।

1990 के दशक के मध्य में, वेड थॉमस कैथे और एडवर्ड आर। डोव्स्की, जूनियर, धुंधली, "अपमानित" छवियों का निर्माण करने के लिए लेंस डिजाइन करने के विचार के साथ आए, लेकिन इस तरह से अपमानित किया गया कि डिजिटल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम ने छवियों को कोई भी बदतर या पारंपरिक लेंस के साथ शूट करना बेहतर नहीं बनाया। विशेष रूप से, केटी और डॉवस्की ने सभी पारंपरिक कैमरों की विशेषता विशेषता को बदल दिया: क्षेत्र की सीमित गहराई। यदि आप अपने से औसत दूरी पर किसी वस्तु पर ध्यान केंद्रित करते हैं, तो यह तेज दिखेगी, लेकिन निकट और आगे की वस्तुएं धुंधली हो जाएंगी। फ़ील्ड की गहराई उस क्षेत्र को संदर्भित करती है जिसके भीतर सभी ऑब्जेक्ट यथोचित रूप से तेज दिखते हैं। तो, दो वैज्ञानिक एक नए लेंस के साथ आए, जिसने लगभग सभी दूरी पर वस्तुओं की ऑप्टिकल छवियों को धुंधला कर दिया। और फिर एक विशेष एल्गोरिथ्म ने पूरी छवि को तेज कर दिया, क्षेत्र की गहराई प्राप्त करना जो साधारण लेंस के लिए अप्राप्य है। यद्यपि कई वैज्ञानिकों ने वर्णित तकनीक में और सुधार किया है, केटी और डॉवस्की के विचार ने कम्प्यूटेशनल कैप्चर और छवि निर्माण के अनुशासन को बहुत आगे बढ़ाया।

इस वैज्ञानिक कार्य का एक और परिणाम यह था कि लेंस के लिए ऑप्टिकल सर्किट अब कंप्यूटर के लिए छवियों के निर्माण के आधार पर विकसित किए जा रहे हैं, न कि लोगों के लिए। यह विरोधाभास है कि कुल शूटिंग के हमारे युग में, बहुत कम लोगों ने कैमरों द्वारा बनाई गई वास्तविक ऑप्टिकल छवियां देखीं। वे दिन लंबे चले गए जब फोटोग्राफर, कैमरे की ओर झुककर और अपने आप को एक मोटे लबादे से ढक लेता था, शटर को बाहर निकालता था और फिल्म के साथ कैसेट डालने से पहले, लेंस द्वारा सीधे पाले सेओढ़ लिया गिलास "लाइव" छवि पर देखा। आज, हम स्क्रीन पर ऑप्टिकल छवियों के डिजिटल प्रसंस्करण के परिणाम को देखते हैं जो सिलिकॉन मैट्रिस पर गिर गए हैं।

प्रकाशिकी और डिजिटल प्रसंस्करण के संयोजन के लिए आवेदन का अगला क्षेत्र लेंस डिजाइन को सरल बनाया गया है। आपके स्मार्टफोन में, एक कैमरा लेंस में 7-8 ऑप्टिकल तत्व शामिल हो सकते हैं, और पेशेवर कैमरा लेंस कभी-कभी 15 से अधिक ऑप्टिकल तत्वों से मिलकर बन सकते हैं। छवि दोषों को ठीक करने के लिए बड़ी संख्या में लेंस की आवश्यकता होती है - किसी भी ऑप्टिकल प्रणाली में निहित गर्भपात: क्रोमैटिक (ऑब्जेक्ट्स के आसपास का रंग) और ऑप्टिकल (आकार और वस्तुओं के अनुपात का विरूपण)। यही है, "अच्छी लग रही" छवियों का उत्पादन करने के लिए जटिल लेंस डिजाइन की आवश्यकता होती है। प्रकाशिकी और डिजिटल प्रसंस्करण का संयोजन डिजिटल घटक को विपथन को सही करने के लिए कुछ काम को स्थानांतरित करने में मदद करेगा, जो आपको अंतिम डिजिटल छवि की गुणवत्ता से समझौता किए बिना कुछ ऑप्टिकल तत्वों को छोड़ने की अनुमति देगा। यही है, प्रसंस्करण एल्गोरिदम आभासी ऑप्टिकल तत्वों की भूमिका निभाते हैं। इस दृष्टिकोण ने गुणवत्ता के नुकसान के बिना अधिक कॉम्पैक्ट और सस्ता ऑप्टिकल सिस्टम बनाना संभव बना दिया।

ये विचार किस सीमा तक विकसित होंगे? इमेजिंग कार्य के किस अनुपात को प्रकाशिकी से डिजिटल घटक में स्थानांतरित किया जा सकता है? एक अच्छी छवि प्राप्त करने के लिए एक ऑप्टिकल सर्किट कितना सरल हो सकता है? क्या लेंस और दर्पण से छुटकारा पाना यथार्थवादी है? यह पिछले कुछ वर्षों में तीन तरीकों से प्राप्त किया गया है - लेंस और उनके द्वारा बनाई गई ऑप्टिकल छवियां पूरी तरह से बाहर रखी गई हैं। विधियां विवर्तन, ऑप्टिकल चरण पुनर्निर्माण और संपीड़ित संवेदन तकनीक पर आधारित हैं। और लोगों के लिए उपयुक्त अंतिम छवि प्राप्त करने के लिए, कंप्यूटर गणना सक्रिय रूप से उपयोग की जाती है।

विवर्तन इमेजिंग

पारंपरिक लेंस अपवर्तन का उपयोग करते हुए प्रकाश की एक किरण पर ध्यान केंद्रित करते हैं: प्रकाश की विभिन्न गति पर मीडिया सीमा (एयर-ग्लास) से गुजरते समय प्रकाश को अपवर्तित किया जाता है। यह अपवर्तन प्रभाव के लिए धन्यवाद है कि पानी के साथ कांच के गिलास में डूबा हुआ एक पेंसिल घुमावदार लगता है: पेंसिल से परावर्तित प्रकाश को आपकी आंखों के रास्ते में हवा में प्रवेश करने पर अपवर्तित किया जाता है। इसलिए, हम जो पेंसिल देखते हैं उसका अंडरवाटर हिस्सा वह नहीं है जहाँ वह वास्तव में है।

वैसे, अंतरिक्ष की सीमा और पृथ्वी के वायुमंडल में अपवर्तन (अपवर्तन) के लिए धन्यवाद, सभी खगोलीय पिंड अपने वास्तविक स्थान की तुलना में थोड़ा अधिक स्थित हैं:

बड़ी दूरबीनों में उपयोग होने वाले घुमावदार दर्पण अलग छवि बनाते हैं: प्रतिबिंब का उपयोग करते हुए । अपवर्तन और प्रतिबिंब के बीच के अंतर को समझने के लिए, किरणों (रेखाओं) के रूप में प्रकाश की कल्पना करें।

दो अन्य भौतिक घटनाएं प्रकाश के प्रसार की दिशा को बदलने और इसकी लहर प्रकृति ( लहर-कण द्वंद्व को याद रखें) का उपयोग करने में मदद करेंगी: विवर्तन और हस्तक्षेप । जब प्रकाश की दो सुसंगत तरंगें मिलती हैं, तो वे एक दूसरे को ओवरलैप करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप तरंग आयाम दिखाई देता है। यदि एक तरंग की अधिकतम हमेशा दूसरे की अधिकतम के साथ मेल खाती है, तो लहरें एक दूसरे को सुदृढ़ करती हैं, इसे रचनात्मक हस्तक्षेप कहा जाता है । यदि एक लहर की अधिकतम हमेशा दूसरे के न्यूनतम के साथ मेल खाती है, तो लहरें एक दूसरे को रद्द कर देती हैं - यह विनाशकारी हस्तक्षेप है , जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश पूरी तरह से गायब हो सकता है।

आप इसे विवर्तन के माध्यम से विवर्तन के माध्यम से प्रकाश को नियंत्रित कर सकते हैं - एक चिकनी सतह पर बेहतरीन स्ट्रोक (रस्टर्स) की श्रृंखला - विवर्तन। चूंकि अलग-अलग लंबाई की तरंगें अलग-अलग दिशाओं में परावर्तित होती हैं, इसलिए रंग का धुंधलापन होता है। उदाहरण के लिए, जब सीडी या डीवीडी की सतह पर छोटे खांचे से सफेद रोशनी परिलक्षित होती है, तो हम इंद्रधनुषी धारियों को देखते हैं। रेखापुंज पर तरंग दैर्ध्य की निर्भरता के कारण, एक विवर्तन झंझरी बनाना असंभव है जो बस लेंस को बदल देता है। एक झंझरी द्वारा बनाई गई एक ऑप्टिकल छवि कभी भी अच्छी तरह से डिज़ाइन किए गए लेंस से एक छवि के रूप में अच्छी नहीं लगेगी। फिर भी, विवर्तन प्रकाशिकी (विवर्तन का उपयोग करके) और मिलान सिग्नल प्रोसेसिंग (खाते के प्रकाशिकी में लेना) के संयोजन का उपयोग करके स्वीकार्य डिजिटल छवियां बनाना काफी संभव है।

विवर्तन इमेजिंग

मैक्रोस्कोपिक शूटिंग के लिए गैर-उद्देश्य वाले उपकरणों में से एक में, लघु विवर्तन झंझरी का उपयोग किया जाता है, एक पारदर्शी सामग्री (कांच या सिलिकेट) की मोटाई में स्थित स्टेप वाइज और दूसरे भाग के सापेक्ष घटना प्रकाश के एक हिस्से को विलंबित करता है। चरणबद्ध योजना के गणितीय गुण ऐसे हैं कि सामग्री में प्रकाश वितरण कमजोर रूप से तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करता है, और इसलिए, कांच की मोटाई में मामूली बदलाव पर, जो निर्माण के दौरान अनिवार्य रूप से होता है। जाली एक प्रकाश संवेदक से जुड़े होते हैं - पारंपरिक डिजिटल कैमरों में मैट्रिक्स की तरह। घटना प्रकाश झंझरी से गुजरता है और सरणी तक पहुंचता है, जो पहले से ही "घटकों" में विशेष रूप से विघटित हो गया है। यह एक साधारण छवि की तरह बिल्कुल भी नहीं दिखता है: एक प्रकार का धुंधला बादल, जो मानव आंख के लिए समझ से बाहर है। हालांकि, इस क्लाउड में छवि संकल्‍पना नामक एक कम्प्यूटेशनल प्रक्रिया का उपयोग करके वांछित छवि को फिर से बनाने के लिए पर्याप्त दृश्य जानकारी (असामान्य रूप से वितरित) शामिल है।

छवि पुनर्निर्माण एल्गोरिदम दृश्य शोर के प्रति थोड़ा संवेदनशील है, उदाहरण के लिए सेंसर से संख्यात्मक रूपांतरण (तथाकथित मात्रा का ठहराव त्रुटि) के संकेत के रूपांतरण के दौरान फोटॉन या विद्युत शोर की संख्या में यादृच्छिक उतार-चढ़ाव। इसलिए, छवि नेत्रहीन शोर हो सकती है। यद्यपि यह गुणवत्ता कई सरल कार्यों के लिए पर्याप्त है (उदाहरण के लिए, एक फ्रेम में लोगों की संख्या की गणना करने के लिए), हालांकि, अधिक सभ्य छवि के लिए, आपको शूट किए जा रहे दृश्य के बारे में अधिक जानकारी प्राप्त करने की आवश्यकता है। "माथे में" समाधान दृश्य के बारे में विभिन्न जानकारी पर कब्जा करने के लिए डिज़ाइन किए गए कई लघु चरण झंझरी लेना है। यही है, प्रत्येक जाली एक घटक डिजिटल छवि बनाती है, इन घटकों को फिर संसाधित किया जा सकता है और एक, बेहतर छवि प्राप्त की जा सकती है।

लेंसलेस इमेजिंग सिस्टम का एक प्रकार एरे का उपयोग करता है जो लेंस की तरह ध्यान केंद्रित करने के बजाय प्रकाश को बिखेरता है। उपरोक्त उदाहरण में, 12 बाइनरी चरण माइक्रोग्रिड्स (बाएं) की एक सरणी को दृश्य के बारे में अधिक से अधिक दृश्य जानकारी कैप्चर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। सरणी के माध्यम से प्रकाश गुजरने के बाद, 12 धुंधले धब्बे प्राप्त होते हैं, जिनमें से कोई भी व्यक्ति को यह समझने की अनुमति नहीं देता है कि यहां (केंद्र में) क्या फिल्माया गया है। हालाँकि, इस ऑप्टिकल छवि में "इमेज कनवल्शन" नामक डिजिटल प्रोसेसिंग का उपयोग करके पूरी तरह से सुपाठ्य चित्र (दाएं) प्राप्त करने के लिए पर्याप्त जानकारी है।

यह दृष्टिकोण न केवल दृश्य की छवि बनाने में मदद करेगा, बल्कि इसका विश्लेषण करने के लिए भी होगा: दृश्य गुणों का निर्धारण करने के लिए (उदाहरण के लिए, फोटो में एक मानवीय चेहरा है), दृश्य के समग्र आंदोलन की दिशा और गति ( दृश्य प्रवाह , दृश्य प्रवाह, लोगों की संख्या की गणना) कक्ष। ऐसी स्थितियों में, विवर्तन झंझरी को आवश्यक जानकारी निकालने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और प्रसंस्करण एल्गोरिथ्म को एक विशिष्ट कार्य के लिए अनुकूलित किया गया है। कहते हैं, अगर हमें एक ऊर्ध्वाधर बारकोड को पढ़ने की आवश्यकता है, तो हम एक ऊर्ध्वाधर विवर्तन झंझरी और एक एल्गोरिथ्म का उपयोग करते हैं जो डिजिटल छवि के प्रत्येक पिक्सेल को थ्रेशोल्ड मान में लाता है: प्रकाश को अंधेरे, अंधेरे से काले में परिवर्तित किया जाता है। परिणाम एक काले और सफेद डिजिटल छवि है, और इसे पहले से ही बारकोड रीडिंग एल्गोरिदम द्वारा पहचाना जा सकता है।

चरण पुनर्निर्माण माइक्रोस्कोपी

पक्षपाती सूक्ष्मदर्शी बनाने का दृष्टिकोण मैक्रो ऑब्जेक्ट्स के लिए कम्प्यूटेशनल कैमरा बनाने के तरीकों से अलग है, हालांकि विवर्तन घटना का उपयोग यहां भी किया जाता है। हालांकि, एक उपकरण के विपरीत जो सूर्य या लैंप द्वारा बनाई गई साधारण प्रकाश व्यवस्था में एक दृश्य को शूट करता है, माइक्रोस्कोपी में रोशनी के लिए केवल एक या कई स्रोतों से सुसंगत लेजर विकिरण या मोनोक्रोमैटिक प्रकाश का चयन किया जा सकता है। यह आपको प्रकाश के विवर्तन और हस्तक्षेप को नियंत्रित करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, हमारे लिए ब्याज की वस्तुएं इतनी छोटी हैं कि विवर्तन तब होगा जब प्रकाश स्वयं वस्तुओं से होकर गुजरता है, न कि किसी कृत्रिम विवर्तन के माध्यम से।

इस तरह के एक माइक्रोस्कोप की योजना का अर्थ है कि नमूना एक बड़ी संख्या में छोटे पिक्सल के साथ एक फोटोसेंटर मैट्रिक्स के शीर्ष पर रखा गया है: 10-मेगापिक्सेल मैट्रिक्स, उदाहरण के लिए, जो अक्सर डिजिटल कैमरों में पाया जाता है। इस योजना को "ऑन-चिप माइक्रोस्कोप" भी कहा जाता है क्योंकि नमूना सीधे छवि बनाने वाले मैट्रिक्स पर रखा जाता है। लेज़र से प्रकाश या वर्णक्रमीय रूप से शुद्ध रंग की एलईडी नमूना पर घटना है और वस्तुओं पर गोली मार दी जा रही है। परिणामी विवर्तन तरंगें - ऑब्जेक्ट बीम (ऑब्जेक्ट बीम) का निर्माण - रोशनी पर आरोपित किया जाता है जो विरूपण के बिना नमूना से गुजरता है - संदर्भ बीम (संदर्भ बीम)। परिणाम एक जटिल हस्तक्षेप पैटर्न है जिसे एक सहज मैट्रिक्स द्वारा रिकॉर्ड किया गया है और डिजिटल इन-लाइन होलोग्राफी में उपयोग किया जाता है। कच्ची छवि अस्पष्ट रूप से नमूने की सूक्ष्म छाया से मिलती-जुलती है, और कुछ मामलों में यह वस्तुओं की संख्या और स्थान की गणना करने के लिए पर्याप्त है। लेकिन कच्ची होलोग्राफिक छवि बहुत मैला है, शोर है, जिसमें "रिंग कलाकृतियां" हैं और वस्तुओं की आकृति विज्ञान को निर्धारित करने की अनुमति नहीं देता है। तस्वीर खराब है।

हस्तक्षेप पैटर्न डिजिटल प्रसंस्करण के कई चरणों से गुजरता है, मुख्य चरण चरण पुनर्निर्माण एल्गोरिथम है । इसमें ऑप्टिकल हस्तक्षेप के भौतिकी का उपयोग करते हुए, नमूने में वस्तुओं की संरचना और स्थान के बारे में निष्कर्ष निकाले जाते हैं। संक्षेप में: एल्गोरिथ्म मैट्रिक्स पर होलोग्राम में खोए गए चरण के बारे में ऑप्टिकल जानकारी की खोज करता है (जो केवल हस्तक्षेप पैटर्न को पंजीकृत करता है, न कि व्यक्तिगत प्रकाश किरणों के चरणों को स्वयं)। एल्गोरिथ्म ऑब्जेक्ट बीम में चरण की जानकारी की गणना करता है, जो इस तरह के एक ऑप्टिकल हस्तक्षेप पैटर्न की उपस्थिति के लिए सबसे अधिक संभावना है। जब ऑब्जेक्ट बीम में चरण के बारे में जानकारी निर्धारित की जाती है, तो एल्गोरिथम अंतिम डिजिटल छवि का निर्माण करते हुए, वस्तुओं की एक छवि बनाने के लिए समय में अपने परिवर्तन की गणना करता है।

मैक्रो उपकरणों के साथ, कई ऑप्टिकल छवियों को कैप्चर करके रिज़ॉल्यूशन बढ़ाया जाता है, जिनमें से प्रत्येक में थोड़ी अलग जानकारी होती है। उदाहरण के लिए, प्रत्येक फ्रेम को पंजीकृत करने से पहले, आप प्रकाश स्रोत, या नमूना स्वयं या मैट्रिक्स को थोड़ा स्थानांतरित कर सकते हैं। फिर फ़्रेमों को संसाधित किया जाता है और बढ़े हुए रिज़ॉल्यूशन की एक हस्तक्षेप छवि प्राप्त करने के लिए संयुक्त किया जाता है (जो अभी भी मनुष्यों के लिए समझ से बाहर है), और फिर चरण बहाली और अस्थायी बहाली के चरणों का प्रदर्शन किया जाता है।

एक चिप पर उद्देश्य माइक्रोस्कोप के कई फायदे हैं।

सबसे पहले, नमूना की शूटिंग का क्षेत्र (यानी, देखने का क्षेत्र) बहुत बड़ा हो सकता है, यह केवल प्रकाश संश्लेषक मैट्रिक्स के आकार से सीमित है जिस पर नमूना रखा गया है। आधुनिक मैट्रिसेस आपको 20 वर्ग मिलीमीटर से 20 वर्ग सेंटीमीटर तक का दृश्य प्रदान करने की अनुमति देता है।

दूसरे, यहां तक ​​कि पारदर्शी वस्तुओं (उदाहरण के लिए, पानी की एक परत में अधिकांश बैक्टीरिया) का उद्देश्य सूक्ष्मदर्शी से अध्ययन किया जा सकता है यदि वे प्रकाश के चरण को उनके माध्यम से बदलते हैं। विशेष उद्देश्य ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप भी इस तरह के "चरण वस्तुओं" के अध्ययन की अनुमति देते हैं, हालांकि देखने के बहुत छोटे क्षेत्र और नमूने के कुल आकार के साथ।

तीसरा, ऑप्टिकल छवि का डिजिटल प्रसंस्करण विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं (उदाहरण के लिए, केशिकाओं में शुक्राणु या रक्त कोशिकाओं) को अलग करना और उनके आंदोलनों को ट्रैक करना संभव बनाता है। इसके लिए धन्यवाद, डॉक्टर और जीवविज्ञानी महत्वपूर्ण डेटा प्राप्त कर सकते हैं।

चौथा, ऐसे माइक्रोस्कोप पारंपरिक लोगों की तुलना में बहुत सस्ते और अधिक कॉम्पैक्ट हैं। उद्देश्य-मुक्त माइक्रोस्कोप को एक मोबाइल फोन से जोड़ा जा सकता है, जिसका उपयोग ग्रामीण क्षेत्रों में किया जाता है, और डिजिटल डेटा को आगे के गहन विश्लेषण के लिए कहीं भी स्थानांतरित किया जा सकता है।

कंप्रेसिव सेंसिंग तकनीक

पक्षपाती छवि निर्माण के लिए तीसरा दृष्टिकोण गणित और सिग्नल के आंकड़ों में नवीनतम प्रगति पर आधारित है - संपीड़ित संवेदन तकनीक। मैट्रिक्स पर एक ऑप्टिकल छवि एक जटिल संकेत है, जिसे संख्याओं की सूची के रूप में प्रस्तुत किया जाता है और इसे विभिन्न एल्गोरिदम द्वारा संसाधित किया जाता है। चूंकि जटिल ध्वनि संकेत में कई सरल ध्वनियां होती हैं, जिनमें से प्रत्येक को सही अनुपात में जोड़ा जाता है, इसलिए चित्र बड़ी संख्या में सरल चित्रों से बनता है। सरल चित्रों, या संकेतों के एक सेट को एक आधार कहा जाता है। ध्वनि के दायरे में, सबसे आम आधार शुद्ध कोसाइन टोन का एक सेट है। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि ध्वनि कितनी जटिल है। एक कार हॉर्न से बीथोवेन सिम्फनी तक सब कुछ बड़ी संख्या में बुनियादी कोसाइन तरंगों को जोड़कर बनाया जा सकता है, जिनमें से प्रत्येक के लिए आवश्यक तीव्रता और समय बदलाव का चयन किया जाता है।

छवियों के क्षेत्र में एक समान आधार क्या हो सकता है? दो सबसे लोकप्रिय और उपयोगी दृश्य आधार दो आयामी कोसाइन तरंगों और बहु-रिज़ॉल्यूशन तरंगिका पैटर्न के सेट हैं। ये मूल तत्व गणितीय रूप से सुरुचिपूर्ण हैं और आधुनिक JPEG और JPEG 2000 छवि संपीड़न योजनाओं का आधार बनाते हैं। प्रत्येक पिक्सेल के मूल्यों को डिजिटल छवि में संग्रहीत और प्रसारित करने के बजाय, आप विभिन्न घटक आधार संकेतों के आयामों का वर्णन करने वाली फ़ाइल पर काम करते हैं। परिणामस्वरूप, "संपीड़ित" फ़ाइल छवि की तुलना में बहुत छोटी है। दशकों तक, इन ठिकानों ने डिजिटल छवियों को संसाधित करने के लिए एक उपकरण के रूप में ईमानदारी से काम किया, लेकिन ऑप्टिकल सर्किट के विकास के लिए नए तरीकों का निर्माण नहीं किया, इसलिए, कोई भी ऑप्टिकल तत्व किसी भी आधार को पेश करना आसान नहीं बनाता है।

आइए संक्षिप्त संवेदन पर आगे बढ़ें। सैद्धांतिक रूप से, आंकड़े बताते हैं कि जबकि दृश्य के बारे में जानकारी बेमानी है (यानी, छवि को संपीड़ित किया जा सकता है), अड्डों को मापने की कोई आवश्यकता नहीं है, एक यादृच्छिक नमूने के माप पर्याप्त हैं। « », , ( ), compressive sensing. , , .

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