计算光学技术对提升摄像机性价比的前景

最近我接触了一家从事计算光学成像技术与产品研发的高科技公司。在了解基本情况之后，我对于这些技术在监控摄像机领域的应用前景十分看好，特撰写本文向大家介绍有关情况和我的一些看法。

计算光学成像技术对提升摄像机性价比的前景

计算光学成像（Computational Photograghy）是利用光学技术和图像信号数字处理技术来实现更高性能的光学成像质量的新学科，近年来该学科发展迅速，是公认的新一代光学成像技术。计算光学成像技术派生出来的多种技术都可以应用到提升安防摄像机性价比的项目中。

计算光学成像技术派生出来的，当前最有应用前景的技术是EDoF技术。EDoF（Extentionof DepthofField，景深延拓）技术是利用计算光学原理实现景深延拓的一种数字光学成像技术。EDoF用简单的语言表示其作用就是用数字技术模拟光学的对焦系统。和笨重而昂贵的自动对焦机制不同，EDoF的特制镜头通过特殊的相位掩模板对图像进行编码产生编码中间像，再通过EDOF解码技术对中间像进行解码得到最终清晰的大景深图像。EDoF技术不同于传统的光学成像，在光学镜头中应用对称波前编码技术，通过信息处理的方法实现解码，获得大景深图像。

研究计算光学成像技术的单位包括Microsoft、Google，Apple等多家公司、研究所和大学，如斯坦福、杜克、北理工等等。全球拥有EDoF技术的主要企业有五家：OV-CDM,DXO,DBLUR,TESSERA和TYPONTEQ。其中,Typonteq为中国企业。Typonteq公司已经用样机验证了6倍的焦深延拓的实用技术。景深延拓辅助大景深3D成像可以用于微距成像（窄视场成像）系统，如二维码扫描枪，虹膜识别系统等。

计算光学成像技术派生出的另一项技术是EIDOF（Extension of Iris and Depth of Field，光圈景深联合延拓）技术。EIDOF是利用计算光学成像的原理实现光圈景深联合延拓的光学成像技术。EIDOF技术以光学和信息技术相结合，改变了传统的光学设计思路，通过对光信息进行编码，再用计算机信息处理技术解码，使得光学系统的光圈和景深都得到扩展，从而在增大光圈、提高光通量的前提下使景深得到扩展，解决了大光圈和大景深同时实现的矛盾。

EIDOF技术可以扩大光圈直径1.5倍以上、实现通光率扩大2倍以上的效果,从而提高成像系统的成像信噪比；在光圈扩大的同时，扩大焦深4倍以上，实现景深延拓的成像。另外应用EIDOF技术的光学系统具有精度要求低，装调更简单，可靠性更高的特点。Typonteq公司开发出光圈孔径延拓1.5倍，景深延拓近4倍的系统。

大光圈特性被称作“暗夜之王”的原因是其低照效果，在其他条件相同时具有更大的优势。大景深特性及高速成像特性可以使高速目标拍照减小拖尾，清晰成像范围扩大，提高识别目标的准确度。在分辨率越来越高，像素越来越小，低照度成像需求越来越强的大趋势下，EIDOF以其全新一代的设计思路和理念使其具有未来光电成像镜头的新一代技术，在安防、军工、消费类电子有着广泛的应用前景。

计算光学成像技术派生出的另一项技术是Accucolor（色彩高保真）技术。Accucolor技术是Typonteq公司独立开发的一种光学成像颜色复原技术，具有颜色保真度高，颜色复原不依赖于场景，高亮颜色真实的优势，是替代自动白平衡（AWB）的新一代颜色复原技术。Accucolor提供全新一代白平衡处理算法，具有更好的数码成像颜色复原效果。Accucolor、Accushape（形状保真）及Acculuma（亮度保真）在高品质成像和显示应用中可以有广泛的应用。如Accushape技术在摄影测量中有着巨大的应用潜力，在手机中可以为自拍图像进行校畸，提升自拍效果。

计算光学成像技术派生出的另一项技术是Magixoom技术。Magixoom是利用现代计算光学（Computational Photography）技术的原理，来实现具有超强的光学图像信息获取能力的、具有复眼结构的新概念光学成像技术。Magixoom技术具有实现看得宽、远、清的特点，即具备广角和特写兼备、动态细节长时间跟拍的新体验。和传统单眼成像技术相比，Magixoom技术具有领先一代的原理、性能、性价比，是高性能光电成像技术的发展方向。

Magixoom技术是Typonteq公司独立投资、独立开发的专利技术。Magixoom技术可以同时实现宽视场、高分辨率、低照度成像，颠覆了多个指标无法同时提高而只能综合平衡的极限；可以利用普通工艺的低成本光电器件构建高性能的系统，在低照度、高分辨率、宽视场角、高性价比等方面超越目前产品的性能。

计算光学成像技术派生出的另一项技术是TyIQ:像质提升技术。TyIQ:像质提升技术是Typonteq技术团队基于对光学成像机理的理解和新的成像规律发现和利用以提升成像信噪比，并结合已有的技术成果和技术手段开发出的图像像质提升技术。其本质是用软件提升镜头分辨率的技术，使图像更清晰通透。

TyHDR技术——单帧和多帧HDR是基于单帧的HDR算法，可以在多帧合成的单帧图像的基础上进一步拓宽图像动态范围。TyHDR技术是基于创新的颜色空间HGlCl-确保HDR处理中色调不变；是基于创新图像属性定义的专利算法；其算法简单快速，在一定条件下可以实时。HGlCl颜色空间是一种理论创新的成果，是基于CIEXYZ颜色空间的，基于全新定义的色貌刺激值彩量（Chromatic Level）、灰量（Gray Level）和色调（Hue）的色貌属性颜色空间。全面优于CIELAB。

随着信息处理能力的增强，能够创造出更好体验、更高性能、更低成本的计算光学技术和产品会越来越多，我们相信计算光学成像技术必将成为引领行业发展的新一代光学成像技术，并颠覆光电成像行业。

另，成稿期间公布的苹果公司收购以色列摄像头技术公司LinX的消息再一次佐证了计算光学成像技术的先进性和引领行业发展的判断。