חוקרים מאוניברסיטת תל אביב פיתחו טכנולוגיה שמאפשרת לצלם עצמים בתנועה – מכוניות מרוץ, אנשים רצים, ציפור במעופה וכדורים שנזרקים לסל. מדובר תהליך צילום הכולל רכיב אופטי שמקודד אינפורמציה על תזוזה ועיבוד דיגיטלי מותאם, ומאפשר צילום חד וברור של עצמים נעים מבלי שהתזוזה "נמרחת" על התמונה.
את שיטת העיבוד המשולבת פיתח הדוקטורנט שי אלמלם מבית הספר להנדסת חשמל בפקולטה להנדסה ע"ש איבי ואלדר פליישמן, בהנחיה משותפת של ד"ר רג'א ג'יריס ופרופ' עמנואל מרום ז"ל, שנפטר במהלך המחקר ו ממקימי הפקולטה להנדסה באוניברסיטת תל אביב. תוצאות המחקר התפרסמו בכתב העת היוקרתי Optica.
"המונח 'חשיפה ארוכה' מתייחס תמיד למהירות העצם המצולם", מסביר שי אלמלם. "אם אתה מצלם מכונית מרוץ, גם חשיפה של עשירית שנייה עלולה להיות ארוכה מדי, ואם אתה מצלם בן אדם הולך – חשיפה ארוכה תהיה שנייה או יותר. בגישה המקובלת כיום, מתכננים עדשה שתייצר את התמונה הטובה ביותר, כלומר הדומה ביותר למה שרואה העין האנושית, ואחר כך מנסים לפתור את העיוותים בעיבוד דיגיטלי. אבל כמו שיודע כל אדם עם מצלמה בטלפון – הן לא תמיד יעילות ולכן עדיין קשה מאוד לצלם עצמים זזים".
על ידי תכנון משולב של הרכיבים האופטיים ושל האלגוריתמים שמעבדים את התמונות, אלמלם ועמיתיו שתלו בתמונה הגולמית רמזים לנתוני התנועה – רמזים שהאלגוריתם יודע לקרוא ולתקן. הרמזים נשתלו באמצעות שני רכיבים אופטיים שמשולבים בעדשה רגילה: לוחית פאזה שקופה שפותחה על ידי החוקרים, ועדשת מיקוד (פוקוס) אלקטרונית מסחרית. לדבריו, המערכת האופטית שפיתחו יכולה לשפר כל מצלמה – ובעלות מינימלית.
הלוחית מכילה מבנה אופטי-מיקרומטרי שנועד ליצור תלות בין הצבע למיקוד, ואילו עדשת המיקוד מתוזמנת כך שתבצע שינוי מיקוד הדרגתי תוך כדי הצילום. כתוצאה מכך, עצמים נעים נצבעים בצבעים שונים בזמן התנועה. קידוד הצבעים מאפשר לאלגוריתם לפענח את כיוון ומהירות התנועה של העצם, מה שמאפשר לו לתקן את המריחה ולשחזר את חדות התמונה.
המערכת האופטית שפיתחו יכולה לשפר כל מצלמה – ובעלות מינימלית. "הפוטנציאל רחב מאוד: משימוש בסיסי כמו מצלמות של טלפונים ועד שימושים מחקריים, רפואיים ותעשייתיים, כמו בקרים של קווי ייצור, מיקרוסקופים וטלסקופים. כולם סובלים מאותה בעיה של מריחות, ואנחנו מציעים פתרון מערכתי לבעיה הזאת".
"בכל שבריר שניה של חשיפה, המצלמה שלנו מצלמת בצורה קצת שונה", מסביר אלמלם, "כך שמריחה של עצם זז לא תהיה אחידה, אלא תשתנה עם התנועה. כדי להבין לאן וכמה מהר זז העצם בתמונה, אנחנו משתמשים בצבע. כך, לדוגמה, כדור לבן שאזרוק פתאום לפריים ייצבע בצבעים שונים לאורך התנועה שלו. אם במצלמה רגילה היינו רואים שובל לבן, שהיה מעוות את החדות של התמונה כולה, במצלמה שלנו התוצאה הסופית תהיה כדור לבן ברור ומפוקס".
רוצים לקבל עדכוני טכנולוגיה ומדע לפני כולם? הצטרפו לעמוד האינסטגרם
טעינו? נתקן! אם מצאתם טעות בכתבה, נשמח שתשתפו אותנו