“計算光學成像的探索者”-中關村企業(yè)借你一雙慧眼
2019.6.25
目前,，上億像素大陣列復眼成像技術的公司,，全球范圍內(nèi)僅3家公司,。而在北京中關村,，就有這樣一家公司叫泰邦泰平，他們被稱為“計算光學成像的探索者”,。這個成立于2013年的年輕企業(yè),，不僅是2016年首批中關村前沿技術企業(yè)，而且是國家高新技術企業(yè)，擁有兩項世界首創(chuàng)技術,，多項國內(nèi)外發(fā)明專利技術,。
可能有很多人對計算成像的概念比較陌生，小編先來個小科普：
傳統(tǒng)的的光學成像的原理就是幾何光學成像,，比如說一個鏡頭,，后面擺一個膠片或者一面屏幕，這樣都能看到圖像,，拍到的是什么像,，看到的就是什么像。
而計算成像中的成像首先要運用到光學的組件和技術,，第二要運用圖片信號處理的技術,，把這兩個結合到一起做成的成像技術，比如說我們現(xiàn)在要說的復眼成像,，我們可以用計算成像做任意高分辨率的成像。
本文的重點來了,。
什么是復眼成像,？
復眼成像是仿照昆蟲眼睛的成像原理研發(fā)的新型成像技術，?復眼成像技術相比于傳統(tǒng)的單眼成像技術有著無法比擬的優(yōu)勢,，比如復眼相機能夠實現(xiàn)超高分辨率的成像,，幾千萬到幾億甚至幾十億像素的分辨率都可以達到！其他的如超低照度,，超寬視場角的性能也可以同時達到,。
單眼相機只能實現(xiàn)寬、遠,、不清的成像或者寬,、近、清的成像或者窄,、遠,、清的成像，而復眼相機可以同時實現(xiàn)寬,、遠,、清的成像！進一步,，復眼相機具備廣角和特寫兼?zhèn)?、動態(tài)細節(jié)長時間跟拍的全新拍攝體驗！
（如圖：通俗的說,，傳統(tǒng)技術一個大房子經(jīng)過鏡頭成像形成一個小房子的圖片,，而運用復眼技術后，可以形成更加清晰的大房子的圖片）
復眼技術分為兩種，一是多個眼睛看同一個場景,，每個眼睛的分辨率不高,，看同一個場景的同時，通過計算,，形成一個高分辨率的效果,。二是所有的子系統(tǒng)都看同一個畫面，形成一個高分辨率,。還有一種所有的子系統(tǒng)都看畫面的一部分,，但是每一個系統(tǒng)的分辨率都比較高，最后的系統(tǒng)分辨率會非常高,，就像蜻蜓的眼睛或者蒼蠅的眼睛,。
下圖就是16個復眼監(jiān)控的攝像頭，通過坐標的變換,、畫面的拼接和融合,，顏色的統(tǒng)一后形成一張完整的圖片。
（16個攝像機完成的圖像）
復眼監(jiān)控技術的特點
全范圍：全景面畫觀察目標區(qū)域更遠,、更寬
全細節(jié)：場景內(nèi)區(qū)域展示無遺漏 ?更清
全時段：監(jiān)控任一時段調取 ??更全
智能化：結合視頻AI智能算法 更懂
中關村的世界首創(chuàng)技術更實用
復眼監(jiān)控技術的原理完全是按照幾何光學的的理想成像的要求來做的一個技術,，通過這樣的技術，實現(xiàn)了“高分辨無極限”,，比如咱們所熟知的任何光學產(chǎn)品,，都面臨一個問題，如果想達到高分辨率,，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,，這種芯片的造價可能高達幾百萬,，不具備商用價值。復眼技術可以把多個千萬級的做成一個系統(tǒng),，可以和它達到一樣的效果,，甚至比它還要高。
“航空用的芯片能做到一個億像素,，可能就做不了兩個億像素,，可是我們可以做20億像素,，甚至可以做的更高。這是因為復眼技術的最大特點就是永遠用現(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會遠遠超過目前研發(fā)不出來或者是接近研發(fā)極限的技術,，我們將不僅高于這一代已成熟的技術，還將超越下一代預演的技術,?！碧┌钐┢降膭?chuàng)始人賈偉這樣說道。
這種獨特的實現(xiàn)方式,，屬于世界首創(chuàng),，誕生在中關村。目前同樣擁有此項技術的美國公司安科迪受到美國軍方支持,，技術主要用于軍方的無人機上,。而在全球僅有的三家擁有這樣技術的公司中，中關村企業(yè)泰邦泰平的技術可應用領域更為廣泛,，未來可在手機,、數(shù)碼產(chǎn)品、專業(yè)影視,、體育直播等多個領域孵化，想象空間巨大,。
具體在哪些場景用過呢,，請往下看：
復眼監(jiān)控技術打造智慧旅游創(chuàng)新安防監(jiān)控方案
在甘肅省張掖丹霞地質公園，為甘肅唯一進入5A級旅游景區(qū)質量評審的景區(qū),。此次景區(qū)的信息化建設中,，泰邦泰平科技（北京）有限公司的觀景臺及景區(qū)廣場復眼寬景監(jiān)控項目為其申辦5A級景區(qū)提供了優(yōu)質的創(chuàng)新技術方案支持。
如圖,，復眼監(jiān)控系統(tǒng)將景區(qū)的真實場景,，全方位清晰的搬到屏幕上。用戶只需輕松點擊鼠標,，便可上下左右/走近/退遠的觀看景區(qū)安保場所/風光,，宛如身臨其境般。
上下模式的操作實景界面：下路寬幅畫面為景區(qū)游客廣場全景畫面（源分辨率3400萬像素）,，該全景畫面架設于景區(qū)觀景塔上,，一臺即可覆蓋景區(qū)整個廣場（800*400米），包含：左側博物館入口,、中部旅客廣場,、右側景區(qū)管理辦公樓及頂端右端主要通勤路段等多個核心區(qū)域；上路細節(jié)畫面為景區(qū)管理辦公樓入口放大畫面，該細節(jié)路可隨用戶關注點變換任意切換,。
復眼系統(tǒng)獨特技術優(yōu)勢針對景區(qū)應用主要體現(xiàn)在兩個方面：一,、超寬景高清視頻，針對景區(qū)開闊視野區(qū)域,，1臺即可覆蓋1公里以上區(qū)域,，可替代傳統(tǒng)至少30-40臺槍型攝像機。在降低綜合成本20%以上的同時,，解放了用戶長期循環(huán)切屏凝視監(jiān)控的職業(yè)弊端,，大大提升用戶的監(jiān)控視覺體驗；二,、復眼系統(tǒng)獨特的全時空回溯特點,，即使無人值守，事后依然可通過回看功能實現(xiàn)任意區(qū)域變焦放大（數(shù)字變焦）查看,。宛如場景昨日重現(xiàn),。
隨著智慧旅游行業(yè)的不斷發(fā)展，景區(qū)的信息化建設也在以不可預見的速度迭代升級,。相信未來會有更多景區(qū)采用類似復眼攝像系統(tǒng)這種更具創(chuàng)新性的智慧解決方案,。
復眼技術為大型活動“保駕護航”
8月底 2015年北京國際田聯(lián)世界田徑錦標賽在國家體育場(鳥巢)圓滿收官。作為2008年奧運會之后在北京舉辦的又一項全球性的國際大型體育賽事,，也是中國首次主辦的世界田壇最高水平的大賽,，北京警方啟動了最高等級防控，強化落實反恐防恐,、應急處突等措施,，確保了開幕式及各項賽事活動的安全。
錦標賽期間,，一臺外形有別于傳統(tǒng)攝像設備的獨特攝像系統(tǒng)矗立在鳥巢主席臺對面的觀眾席,，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特,？
原來，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聯(lián)合研發(fā)的4000萬像素復眼監(jiān)控攝像機,，主要針對主席臺及周圍各通道進行全景視頻監(jiān)控,，為大型活動的嘉賓和VIP保駕護航。這套系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)超高分辨率,、遠距離,、寬視場的三全（全范圍全細節(jié)全時段）監(jiān)控。
據(jù)介紹,，傳統(tǒng)高倍變焦攝像機在查看某處細節(jié)時,，會漏掉原監(jiān)控范圍內(nèi)的其他細節(jié),。而依托“復眼成像系統(tǒng)”，可以保證在全景范圍內(nèi)所有細節(jié)實時調用及事后回看（即使該區(qū)域當時并未查看細節(jié)）,。這項技術可以實現(xiàn)分辨率無極限,，比如上億像素分辨率甚至更高，同時任意寬視場,，任意遠距離,，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聯(lián)合研發(fā)了復眼成像技術外,，還共同積累了6倍焦深延拓的景深延拓技術，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,，顏色復原技術，幾何畸變校正技術,，分辨率提升2倍以上的像質提升技術,，寬動態(tài)技術、新型顏色空間技術等原創(chuàng)技術,。
復眼技術為軍方安防保駕護航
軍方某部隊最新研發(fā)的大場景智能追蹤復眼監(jiān)控視頻系統(tǒng)順利交付使用,。該系統(tǒng)以其突破性的超遠距離、超高分辨率,、全細節(jié)監(jiān)控等性能優(yōu)勢為大場景智能安防保駕護航,。
據(jù)悉，該套定制系統(tǒng)可在300m-9km外跟蹤快速動目標,，HFOV達到28°,，VFOV達到13°，分辨率達到了驚人的2億像素的高幀頻視頻監(jiān)控,。這使得超高速移動目標的圖像連續(xù)追蹤成為現(xiàn)實，即可實現(xiàn)全程自動追蹤并記錄高速移動目標的所有動態(tài)細節(jié),。從根本意義上解決了大范圍,、全角度、精準化,、全天候的監(jiān)控難點,。
經(jīng)過十年的積淀，在計算成像方面,，復眼技術作為新技術新產(chǎn)品,，填補了高端軍、安市場部分空白,，我們期待復眼技術在未來有更多領域的應用,，在中關村這片沃土上有新的突破,。