你可能會對你最新的智能手機上的攝像頭技術感到滿意，它能識別你的臉，并在超高清晰度的視頻中拍攝慢鏡頭。但這些技術上的成就只是正在進行的一場更大變革的開始。
最新的相機研究正在從增加超大像素的數量，轉向融合相機數據和計算處理。這樣，我們并不是說Photoshop的處理方式是將效果和濾鏡添加到圖片中，而是一種全新的方式，在這種方法中，傳入的數據可能根本不像圖片。它只是在一系列的計算步驟之后變成了一個圖像，這些步驟通常涉及復雜的數學和建模光線如何穿過場景或照相機。
這個額外的計算處理層神奇地將我們從傳統的成像技術的枷鎖中解放出來。有一天，我們甚至可能不再需要傳統意義上的照相機了。相反，我們將使用光探測器，而僅僅在幾年前，我們還從未考慮過使用成像技術。他們將能夠做一些不可思議的事情，比如看穿迷霧，在人體內甚至在墻后。
單像素相機
一個極端的例子是單像素攝像頭，它依賴于一個非常簡單的原理。典型的相機使用大量的像素（微小的傳感器元素）來捕捉一個可能由單一光源照亮的場景。但是你也可以用另一種方法來做事情，用一個像素從多個光源獲取信息。
要做到這一點，你需要一個可控光源，例如一個簡單的數據投影機，它可以在一個時間點上照亮現場，或者用一系列不同的模式。對于每一個照明點或圖案，你可以測量反射的光量，并將所有的東西加在一起來創造最終的圖像。
很明顯，拍照的缺點是你必須發送大量的照明點或模式才能產生一個圖像（這只需要一個普通相機的快照）。但是這種形式的成像可以讓你創造出其他不可能的照相機，例如，在可見光波長范圍內工作，在可見光波段，好的探測器不能被制成照相機。
這些相機可以用來在濃霧或厚落的雪中拍攝照片。或者，它們可以模仿某些動物的眼睛，并根據場景的不同，自動增加圖像分辨率（捕捉細節的數量）。
我們甚至可以從那些從未與我們想要拍攝的物體互動的光粒子中捕捉圖像。這將利用“量子糾纏”的概念，即兩個粒子可以以一種方式相互連接，這意味著無論發生什么，即使它們相隔很長一段距離。這有一些有趣的可能性，可以觀察那些在亮起時屬性可能發生變化的物體，比如眼睛。例如，在黑暗中，視網膜和光一樣，看起來是一樣的嗎？
多傳感器成像
單像素成像技術只是即將到來的攝影技術中最簡單的創新之一，而且從表面上看，它依賴于傳統的概念，即什么是圖像。但我們目前正在見證一種對系統的興趣激增，因為它使用了大量的信息，但傳統技術只收集了其中的一小部分。
這是我們可以使用多傳感器方法的地方，在同一場景中有許多不同的探測器。哈勃望遠鏡是一個開創性的例子，它通過不同波長的不同圖像組合而成的圖像。但是現在你可以購買這種技術的商業版本，比如Lytro相機，它可以收集關于同一傳感器的光強度和方向的信息，從而產生圖像，在拍攝后可以重新聚焦。
下一代照相機可能看起來就像輕L16相機，它的特點是基于十多個不同傳感器的突破性技術。他們的數據結合使用電腦提供了50 Mb，可重新對焦和重新縮放，專業質量的圖像。這款相機本身就像是一幅令人興奮的畢加索對一部瘋狂的手機相機的詮釋。
然而，這些只是新一代相機的第一步，它們將改變我們對圖像的看法和拍攝方式。研究人員也在努力解決透過霧看、看到墻后、甚至在人的身體和大腦深處的影像。
所有這些技術都依賴于將圖像與模型相結合來解釋光是如何通過或圍繞不同物質的。
另一種有趣的方法是利用人工智能來“學習”識別數據中的對象。這些技術的靈感來自于人類大腦中的學習過程，并且很可能在未來的成像系統中扮演重要角色。
單光子和量子成像技術也正趨于成熟，它們可以以極低的亮度拍攝照片，而且速度極快的視頻速度達到每秒一萬億幀。這就足以捕捉到光本身在一個場景中穿行的畫面。
其中一些應用程序可能需要一些時間才能完全開發，但我們現在知道，基礎物理應該允許我們通過巧妙地結合新技術和計算智慧來解決這些和其他問題。
（英文版來自：thenextweb）
