如何看待Apple结缘近红外成像技术?


 
苹果公司每推出新一代 iPhone 时,都会改进其相机设计,只不过有时候改进会更具有革命性一些,有时候改进会更常规一些。在 iPhone 7 Plus 上,苹果推出了双后置摄像头,而在最近推出的 iPhone X 上,苹果发布了一款可以创造更好景深效果的 TrueDepth 摄像头。
 
根据外媒的报道,苹果最近申请的一项技术专利暗示,未来该公司在推出下一代 iPhone 的时候,很可能将搭载拍摄角度更大的广角镜头相机。

让我们来了解一下这项专利,该专利描述,


近红外成像(NIR)设备能够捕捉到波长在800nm 到 1300nm 之间的光,这些设备可用于医学诊断、食品检查和夜视等环境下。NIR成像设备同时吸引了越来越多应用于各种消费电子技术的兴趣,例如基于图案的深度映射。


也就是说,苹果极有可能还研发一种新型透镜,这种透镜将能够允许相机在更大范围内进行拍摄。

该专利中所指的图案映射,可能是指 iPhone 的面容 ID 。除了图案映射外,该专利还提到了一种新型广角镜头。利用这种设计方法,苹果能够开发出快速、广角、微型成像镜头,可用于高分辨率的 NIR 成像,以这种技术制造的 F/2.0 透镜,能够捕捉到 84 度全域画面,并且图像上的光学失真不超过 2% 。

要知道现在 iPhone 所搭载拍摄范围最广的镜头,光圈为 F/1.8 。

与这种近红外成像技术相结合,还可以为 iPhone 摄像头增加夜视功能——让它可以在完全黑暗的条件下能够看清物体。目前该技术被世界各地军队用作战场侦查。该技术也可能应用于传闻中的苹果产品—— AR 智能眼镜。最后,这个技术还可以帮助苹果解决用户不断抱怨的问题——当前广角镜头暴露在光线下时,会出现耀斑。

所以不管从哪方面来看,苹果如果将这个专利投入商用,那么肯定会让 iPhone 的摄像头技术再上一个台阶。不过正如我们之前所提到的那样,获得专利和使用专利,完全是两码事,我们都不知道苹果到底会何时将自己的专利技术应用到产品上。

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其实苹果近年来强攻光学领域已经不是什么太神秘的事了,若是苹果到今天还拿不出什么专利,我倒有点怀疑他们是不是在卖力干活。近日根据外媒报导,苹果布局近红外光成像镜片技术,为日后新款iPhone装置的广角镜头预做准备。
 

 
根据国外科技网站Patently Apple近日报导,苹果在近红外光NIR(Near-Infrared)成像镜片技术上有新进展,其中苹果现任的一位光学工程师之前在Fujifilm的行动应用镜片部门工作过。(感谢Fujifilm培养了一位人才让人类有机会享受到NIR成像带来的技术福利)。
 
“基于形态的纵深映射”(pattern-based depth mapping)技术,就是利用了这种近红外成像原理,它被苹果公司的iPhone X用于Face ID,进行对人脸的探测。近红外人脸识别是取的人脸关键点,在检测的人脸上,提取若干个点,通过这些人脸关键点,把脸部轮廓以及五官用点勾出来。同时人脸特征会通过这些关键点计算一个相对唯一的特征,并且拿两张脸进行对比,计算一个相似阈值,从而判断是否是同一人。因此人脸识别是迄今为止安全和方便结合最好的一种生物识别技术。当然也不是百分之百完美的,人脸识别也有识错率,但它的识错率是:1/1000000(百万分之一)
 
PS:人脸识别是把双刃剑。好的地方是它安全方便。我们可以靠自己这张脸登录电脑系统,Facebook帐号。这样不仅省了输密码,还防止别人窥探隐私。但是它也有不好的地方,就是不安全。你知道吗?很多摄像头可是偷偷装了人脸识别功能。来自日本的两位教授就是看到了它不好的一面,于是发明了一副眼镜来阻止。两位日本教授发明近红外线眼镜阻止人脸识别
 
苹果积极布局光学技术领域不仅体现在NIR成像技术,此前苹果并购一家新创企业InVisage,InVisage主要研发影像感测技术,拥有多项专利。InVisage布局量子点技术(Quantum Dot Technology),开发量子薄膜(QuantumFilm)影像感测组件,结合软件和材料技术,可让成像更小、 质量更高,即便在不理想的光源下,也可拍摄质量佳的影像。
 
苹果在3D深度相机(3D depthcamera)技术有新布局,设计整合光学平衡环设计的小型扫描装置,投射并抓取光学射线,相关技术可能透过光的脉冲达到效果。这里就不再深入张开了,大家感兴趣可以查看文章,苹果3D视觉报告:3D视觉深度拆解与分析 (中篇)​
 
当然苹果上述技术也可应用在激光雷达(LIDAR)感测应用领域,有机会在自动驾驶领域大显身手。之前有一家斯坦福大学留学归国人才创办的仪器企业一直没找到正确的打开方式,直到转型自动驾驶领域的激光雷达,才获得上亿元融资,从此走向了人生巅峰,如何看待环境仪器初创公司禾赛科技转战无人驾驶?
 
有没有很厉害,近红外竟然跟自动驾驶无人驾驶连接在一起了,知识点来了,我说的当然不是近红外是金矿,而是什么叫激光雷达,雷达相信大家都懂得,是利用电磁波探测目标的电子设备,全称是Radio DetecTIon and Ranging,无线电探测和测距,很多人也叫它“无线电定位”。

随着自动驾驶的热潮,激光雷达已经被揭开了神秘面纱,激光雷达实际上是一种工作在光学波段(近红外)的雷达,最早对它的定义是LIDAR,即 Light DetecTion and Ranging。不过,更准确的应该是“LADAR”这种叫法,即Laser DetecTion and Ranging,激光探测和测距。这里也不展开了,反正资本是相当热衷于激光雷达和无人驾驶领域。
 
我们回来说一下这个近红外成像技术,文章中提到:


近红外成像(NIR)设备能够捕捉到波长在800nm 到 1300nm 之间的光,这些设备可用于医学诊断、食品检查和夜视等环境下。NIR成像设备同时吸引了越来越多应用于各种消费电子技术的兴趣,例如基于图案的深度映射。


从这句话中,我觉得完整的描述应该是近红外光谱成像技术,但是前几天看到闵顺耕老师济南近红外培训班的PPT上讲到近红外显微成像,不包括近红外荧光成像及遥感成像,这几个概念还需要好好捋一捋,闵老师给我的回信是:


主要是成像方式有不同,近红外荧光是发射光谱+显微成像,显微成像是外加主动光源+显微成像,遥感成像是太阳光做光源+长焦成像。这是个人理解不见得科学!


闵老师果真是做学问的,说出来的话都比较严谨。关于三者区分若有不同见解,欢迎交流。接下来咱们就谈谈没有争议的,近红外光谱成像技术肯定是近年来发展比较迅猛的新技术,即融合了近红外光谱技术和成像技术,能够获取物体浅表面空间信息和光谱信息。

显微成像.png

 
近红外光谱成像获取样本待测表面的两个空间维度和一个波长维度的3D数据(超立方体),经过数据处理可同时获得物质的光谱信息和空间分布信息,这就是光谱分析技术和图像分析技术的融合。当然按照光谱分辨率,又可分为多光谱成像和高光谱成像,又或者根据空间分辨率能力高低以及成像方式,又可分为近红外光谱常规成像和近红外光谱显微成像。
 
科普结束接下来进入Hard模式,那就是应用,拒不完全统计,近红外光谱成像技术可以适用于1.农业(了若指掌|为近红外打Call,农业部批准发布《植物油料含油量测定 近红外光谱法》等20项标准的公告)(如何看待“饲料近红外分析检测联合实验室项目”落户阜新?)(近红外切入美国奶牛场营养分析领域,未来有可能是精准农业的标配技术吗?
2.食品业(怎么看待松下的近红外新品CaloRieco卡路里检测机器?)(农彩汇:利用近红外光谱检测设备,让你吃上放心的果蔬)(近红外光谱切入鱼类育苗领域,这技术真的能提高孵化效率吗?)(近红外光谱分析技术在奶粉检测中的应用点探讨
3.制药业(如何看待近红外光谱法在感冒灵颗粒浓缩过程中的价值?)(新加坡卫生部拨1000万元推动中医药发展,近红外入局中药质量体系评价)(近红外光谱联姻传统中药,破局药品质量控制
4.生物学(近红外光谱与脑电图“读心术”:为渐冻症晚期患者交互提供新的可能
5.物证学(如何看待Spectral Engines近红外产品在毒品检测领域的应用?)(ASD网络研讨会:使用近红外光谱估算人类骨骼残骸的死亡时间
6.地质学
7.材料学(利用显微成像和人工智能技术鉴定奢侈品真伪,Entrupy完成260万美元A轮融资)、
8.环境学
9.考古学(如何看待高光谱技术?)以及等等。
 
专业知识并不来自运气,而是来自成千上万小时的艰苦努力,但随机时间也很重要。在许多领域,没有绝顶好运气,取得成功几乎是不可能的,就像这次近红外成像技术因为苹果的专利公布而被大家刷屏。这是意料之外,确是情理之中的事情,每一个事件都是复杂而且相互交织的一系列步骤的结果,如果前面的步骤有所不同,整个事件的发展轨迹几乎肯定不同,没有Fujifilm的工程师跳槽进入苹果,也就可能没有这次的事件。
 
无论如何近红外的未来是令人激动的,今后通过近红外获取的数据将会惠及百姓生活的方方面面,苹果这次迈出的一小步,不仅是近红外技术发展的一大步,更是未来数据价值社会的一个里程碑。很多深远的影响只有在经历过后才会被人类感悟,我们直到今天今天明白,有了电灯,我们夜生活开始丰富了,所以NIR对人类社会会有多么巨大的影响,作为这个技术发明初期肯定没人会想到。
 
无论如何,我们已经走在前所未有的NIR技术创新之路上了,所以目的地见吧!
 

 

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