“計(jì)算光學(xué)成像的探索者”-中關(guān)村企業(yè)借你一雙慧眼
2019.6.25
目前,，上億像素大陣列復(fù)眼成像技術(shù)的公司,，全球范圍內(nèi)僅3家公司。而在北京中關(guān)村，就有這樣一家公司叫泰邦泰平,，他們被稱為“計(jì)算光學(xué)成像的探索者”。這個(gè)成立于2013年的年輕企業(yè),，不僅是2016年首批中關(guān)村前沿技術(shù)企業(yè),，而且是國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，擁有兩項(xiàng)世界首創(chuàng)技術(shù),，多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外發(fā)明專利技術(shù),。
可能有很多人對(duì)計(jì)算成像的概念比較陌生，小編先來(lái)個(gè)小科普：
傳統(tǒng)的的光學(xué)成像的原理就是幾何光學(xué)成像,，比如說(shuō)一個(gè)鏡頭,，后面擺一個(gè)膠片或者一面屏幕，這樣都能看到圖像,，拍到的是什么像,，看到的就是什么像。
而計(jì)算成像中的成像首先要運(yùn)用到光學(xué)的組件和技術(shù),，第二要運(yùn)用圖片信號(hào)處理的技術(shù),，把這兩個(gè)結(jié)合到一起做成的成像技術(shù)，比如說(shuō)我們現(xiàn)在要說(shuō)的復(fù)眼成像,，我們可以用計(jì)算成像做任意高分辨率的成像,。
本文的重點(diǎn)來(lái)了。
什么是復(fù)眼成像,？
復(fù)眼成像是仿照昆蟲(chóng)眼睛的成像原理研發(fā)的新型成像技術(shù),，?復(fù)眼成像技術(shù)相比于傳統(tǒng)的單眼成像技術(shù)有著無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，比如復(fù)眼相機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)超高分辨率的成像,，幾千萬(wàn)到幾億甚至幾十億像素的分辨率都可以達(dá)到,！其他的如超低照度，超寬視場(chǎng)角的性能也可以同時(shí)達(dá)到,。
單眼相機(jī)只能實(shí)現(xiàn)寬,、遠(yuǎn)、不清的成像或者寬、近,、清的成像或者窄,、遠(yuǎn)、清的成像,，而復(fù)眼相機(jī)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬,、遠(yuǎn)、清的成像,！進(jìn)一步,，復(fù)眼相機(jī)具備廣角和特寫(xiě)兼?zhèn)洹?dòng)態(tài)細(xì)節(jié)長(zhǎng)時(shí)間跟拍的全新拍攝體驗(yàn),！
（如圖：通俗的說(shuō),，傳統(tǒng)技術(shù)一個(gè)大房子經(jīng)過(guò)鏡頭成像形成一個(gè)小房子的圖片，而運(yùn)用復(fù)眼技術(shù)后,，可以形成更加清晰的大房子的圖片）
復(fù)眼技術(shù)分為兩種,，一是多個(gè)眼睛看同一個(gè)場(chǎng)景，每個(gè)眼睛的分辨率不高,，看同一個(gè)場(chǎng)景的同時(shí)，通過(guò)計(jì)算,，形成一個(gè)高分辨率的效果,。二是所有的子系統(tǒng)都看同一個(gè)畫(huà)面，形成一個(gè)高分辨率,。還有一種所有的子系統(tǒng)都看畫(huà)面的一部分,，但是每一個(gè)系統(tǒng)的分辨率都比較高，最后的系統(tǒng)分辨率會(huì)非常高,，就像蜻蜓的眼睛或者蒼蠅的眼睛,。
下圖就是16個(gè)復(fù)眼監(jiān)控的攝像頭，通過(guò)坐標(biāo)的變換,、畫(huà)面的拼接和融合,，顏色的統(tǒng)一后形成一張完整的圖片。
（16個(gè)攝像機(jī)完成的圖像）
復(fù)眼監(jiān)控技術(shù)的特點(diǎn)
全范圍：全景面畫(huà)觀察目標(biāo)區(qū)域更遠(yuǎn),、更寬
全細(xì)節(jié)：場(chǎng)景內(nèi)區(qū)域展示無(wú)遺漏 ?更清
全時(shí)段：監(jiān)控任一時(shí)段調(diào)取 ??更全
智能化：結(jié)合視頻AI智能算法 更懂
中關(guān)村的世界首創(chuàng)技術(shù)更實(shí)用
復(fù)眼監(jiān)控技術(shù)的原理完全是按照幾何光學(xué)的的理想成像的要求來(lái)做的一個(gè)技術(shù),，通過(guò)這樣的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了“高分辨無(wú)極限”,，比如咱們所熟知的任何光學(xué)產(chǎn)品,，都面臨一個(gè)問(wèn)題，如果想達(dá)到高分辨率,，首先傳感芯片的分辨率就要高,。其次鏡頭的精度、分辨率要高。想把這兩個(gè)都做好,，都面臨著巨大的難題,，鏡頭的難題在于工藝，芯片的難題在于需求量小,，成本高,，比如航空用的高溫芯片，這種芯片的造價(jià)可能高達(dá)幾百萬(wàn),，不具備商用價(jià)值,。復(fù)眼技術(shù)可以把多個(gè)千萬(wàn)級(jí)的做成一個(gè)系統(tǒng)，可以和它達(dá)到一樣的效果,，甚至比它還要高,。
“航空用的芯片能做到一個(gè)億像素，可能就做不了兩個(gè)億像素,，可是我們可以做20億像素,，甚至可以做的更高。這是因?yàn)閺?fù)眼技術(shù)的最大特點(diǎn)就是永遠(yuǎn)用現(xiàn)有的部件,、器件,，這就意味著低成本，高可靠性,，用這樣的器件和部件形成的技術(shù)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前研發(fā)不出來(lái)或者是接近研發(fā)極限的技術(shù),，我們將不僅高于這一代已成熟的技術(shù)，還將超越下一代預(yù)演的技術(shù),?！碧┌钐┢降膭?chuàng)始人賈偉這樣說(shuō)道。
這種獨(dú)特的實(shí)現(xiàn)方式,，屬于世界首創(chuàng),，誕生在中關(guān)村。目前同樣擁有此項(xiàng)技術(shù)的美國(guó)公司安科迪受到美國(guó)軍方支持,，技術(shù)主要用于軍方的無(wú)人機(jī)上,。而在全球僅有的三家擁有這樣技術(shù)的公司中，中關(guān)村企業(yè)泰邦泰平的技術(shù)可應(yīng)用領(lǐng)域更為廣泛,，未來(lái)可在手機(jī),、數(shù)碼產(chǎn)品、專業(yè)影視,、體育直播等多個(gè)領(lǐng)域孵化,，想象空間巨大。
具體在哪些場(chǎng)景用過(guò)呢,，請(qǐng)往下看：
復(fù)眼監(jiān)控技術(shù)打造智慧旅游創(chuàng)新安防監(jiān)控方案
在甘肅省張掖丹霞地質(zhì)公園,，為甘肅唯一進(jìn)入5A級(jí)旅游景區(qū)質(zhì)量評(píng)審的景區(qū),。此次景區(qū)的信息化建設(shè)中，泰邦泰平科技（北京）有限公司的觀景臺(tái)及景區(qū)廣場(chǎng)復(fù)眼寬景監(jiān)控項(xiàng)目為其申辦5A級(jí)景區(qū)提供了優(yōu)質(zhì)的創(chuàng)新技術(shù)方案支持,。
如圖,，復(fù)眼監(jiān)控系統(tǒng)將景區(qū)的真實(shí)場(chǎng)景，全方位清晰的搬到屏幕上,。用戶只需輕松點(diǎn)擊鼠標(biāo),，便可上下左右/走近/退遠(yuǎn)的觀看景區(qū)安保場(chǎng)所/風(fēng)光，宛如身臨其境般,。
上下模式的操作實(shí)景界面：下路寬幅畫(huà)面為景區(qū)游客廣場(chǎng)全景畫(huà)面（源分辨率3400萬(wàn)像素）,，該全景畫(huà)面架設(shè)于景區(qū)觀景塔上，一臺(tái)即可覆蓋景區(qū)整個(gè)廣場(chǎng)（800*400米）,，包含：左側(cè)博物館入口,、中部旅客廣場(chǎng)、右側(cè)景區(qū)管理辦公樓及頂端右端主要通勤路段等多個(gè)核心區(qū)域,；上路細(xì)節(jié)畫(huà)面為景區(qū)管理辦公樓入口放大畫(huà)面,，該細(xì)節(jié)路可隨用戶關(guān)注點(diǎn)變換任意切換。
復(fù)眼系統(tǒng)獨(dú)特技術(shù)優(yōu)勢(shì)針對(duì)景區(qū)應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一,、超寬景高清視頻,，針對(duì)景區(qū)開(kāi)闊視野區(qū)域，1臺(tái)即可覆蓋1公里以上區(qū)域,，可替代傳統(tǒng)至少30-40臺(tái)槍型攝像機(jī),。在降低綜合成本20%以上的同時(shí)，解放了用戶長(zhǎng)期循環(huán)切屏凝視監(jiān)控的職業(yè)弊端,，大大提升用戶的監(jiān)控視覺(jué)體驗(yàn),；二,、復(fù)眼系統(tǒng)獨(dú)特的全時(shí)空回溯特點(diǎn),，即使無(wú)人值守，事后依然可通過(guò)回看功能實(shí)現(xiàn)任意區(qū)域變焦放大（數(shù)字變焦）查看,。宛如場(chǎng)景昨日重現(xiàn),。
隨著智慧旅游行業(yè)的不斷發(fā)展，景區(qū)的信息化建設(shè)也在以不可預(yù)見(jiàn)的速度迭代升級(jí),。相信未來(lái)會(huì)有更多景區(qū)采用類似復(fù)眼攝像系統(tǒng)這種更具創(chuàng)新性的智慧解決方案,。
復(fù)眼技術(shù)為大型活動(dòng)“保駕護(hù)航”
8月底 2015年北京國(guó)際田聯(lián)世界田徑錦標(biāo)賽在國(guó)家體育場(chǎng)(鳥(niǎo)巢)圓滿收官。作為2008年奧運(yùn)會(huì)之后在北京舉辦的又一項(xiàng)全球性的國(guó)際大型體育賽事,，也是中國(guó)首次主辦的世界田壇最高水平的大賽,，北京警方啟動(dòng)了最高等級(jí)防控，強(qiáng)化落實(shí)反恐防恐,、應(yīng)急處突等措施,，確保了開(kāi)幕式及各項(xiàng)賽事活動(dòng)的安全。
錦標(biāo)賽期間，一臺(tái)外形有別于傳統(tǒng)攝像設(shè)備的獨(dú)特?cái)z像系統(tǒng)矗立在鳥(niǎo)巢主席臺(tái)對(duì)面的觀眾席,，讓不少觀眾及攝影師望而生奇,。這套攝像系統(tǒng)究竟有何作用呢？是什么原因讓其外形如此獨(dú)特,？
原來(lái),，這套外形奇特的系統(tǒng)是泰邦泰平科技（北京）有限公司與北京理工大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的4000萬(wàn)像素復(fù)眼監(jiān)控?cái)z像機(jī)，主要針對(duì)主席臺(tái)及周圍各通道進(jìn)行全景視頻監(jiān)控,，為大型活動(dòng)的嘉賓和VIP保駕護(hù)航,。這套系統(tǒng)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)超高分辨率、遠(yuǎn)距離,、寬視場(chǎng)的三全（全范圍全細(xì)節(jié)全時(shí)段）監(jiān)控,。
據(jù)介紹，傳統(tǒng)高倍變焦攝像機(jī)在查看某處細(xì)節(jié)時(shí),，會(huì)漏掉原監(jiān)控范圍內(nèi)的其他細(xì)節(jié),。而依托“復(fù)眼成像系統(tǒng)”，可以保證在全景范圍內(nèi)所有細(xì)節(jié)實(shí)時(shí)調(diào)用及事后回看（即使該區(qū)域當(dāng)時(shí)并未查看細(xì)節(jié)）,。這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)分辨率無(wú)極限,，比如上億像素分辨率甚至更高，同時(shí)任意寬視場(chǎng),，任意遠(yuǎn)距離,，任意低照度。
另悉,，泰邦泰平科技（北京）有限公司除與北京理工大學(xué)聯(lián)合研發(fā)了復(fù)眼成像技術(shù)外,，還共同積累了6倍焦深延拓的景深延拓技術(shù)，光圈延拓1.4倍,、景深延拓4倍的光圈景深聯(lián)合延拓技術(shù),，顏色復(fù)原技術(shù)，幾何畸變校正技術(shù),，分辨率提升2倍以上的像質(zhì)提升技術(shù),，寬動(dòng)態(tài)技術(shù)、新型顏色空間技術(shù)等原創(chuàng)技術(shù),。
復(fù)眼技術(shù)為軍方安防保駕護(hù)航
軍方某部隊(duì)最新研發(fā)的大場(chǎng)景智能追蹤復(fù)眼監(jiān)控視頻系統(tǒng)順利交付使用,。該系統(tǒng)以其突破性的超遠(yuǎn)距離、超高分辨率,、全細(xì)節(jié)監(jiān)控等性能優(yōu)勢(shì)為大場(chǎng)景智能安防保駕護(hù)航,。
據(jù)悉，該套定制系統(tǒng)可在300m-9km外跟蹤快速動(dòng)目標(biāo),，HFOV達(dá)到28°,，VFOV達(dá)到13°,，分辨率達(dá)到了驚人的2億像素的高幀頻視頻監(jiān)控。這使得超高速移動(dòng)目標(biāo)的圖像連續(xù)追蹤成為現(xiàn)實(shí),，即可實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)追蹤并記錄高速移動(dòng)目標(biāo)的所有動(dòng)態(tài)細(xì)節(jié),。從根本意義上解決了大范圍、全角度,、精準(zhǔn)化,、全天候的監(jiān)控難點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)十年的積淀,，在計(jì)算成像方面,，復(fù)眼技術(shù)作為新技術(shù)新產(chǎn)品，填補(bǔ)了高端軍,、安市場(chǎng)部分空白,，我們期待復(fù)眼技術(shù)在未來(lái)有更多領(lǐng)域的應(yīng)用，在中關(guān)村這片沃土上有新的突破,。