I framtiden, din bilvindruta kan bli en gigantisk kamera som känner av föremål på vägen. Eller varje fönster i ett hem kan förvandlas till en säkerhetskamera.

University of Utahs el- och datoringenjörer har upptäckt ett sätt att skapa en optikfri kamera där en vanlig glasruta eller något genomskinligt fönster kan bli linsen.

Deras innovation beskrivs i ett forskningsdokument, "Computational Imaging möjliggör en "See-Through" linslös kamera, " publicerad i det senaste numret av Optik Express . En kopia av tidningen, som var medförfattare av University of Utahs el- och datateknikexamen Ganghun Kim, kan laddas ner här.

University of Utah el- och datateknik docent Rajesh Menon hävdar att alla kameror utvecklades med tanken att människor tittar på och dechiffrerar bilderna. Men tänk om, han frågade, kan du utveckla en kamera som kan tolkas av en dator som kör en algoritm?

"Varför tänker vi inte från grunden till att designa kameror som är optimerade för maskiner och inte människor. Det är min filosofiska poäng, " han säger.

Om en normal digitalkamerasensor som en för en mobiltelefon eller en SLR-kamera riktas mot ett föremål utan lins, det resulterar i en bild som ser ut som en pixlad blob. Men inom den klumpen finns fortfarande tillräckligt med digital information för att upptäcka objektet om ett datorprogram är ordentligt utbildat för att identifiera det. Du skapar helt enkelt en algoritm för att avkoda bilden.

Genom en rad experiment, Menon och hans team av forskare tog en bild av University of Utahs "U"-logotyp samt video av en animerad pinnefigur, båda visas på en LED-ljustavla. En billig, hyllan kamerasensor var ansluten till sidan av ett plexiglasfönster, men pekade in i fönstret medan ljustavlan var placerad framför rutan i en 90-graders vinkel från sensorns framsida. Den resulterande bilden från kamerasensorn, med hjälp av en datorprocessor som kör algoritmen, är en lågupplöst bild men definitivt igenkännbar. Metoden kan också producera full-motion video såväl som färgbilder, säger Menon.

Processen går ut på att linda reflekterande tejp runt kanten av fönstret. Det mesta av ljuset som kommer från objektet på bilden passerar genom glaset, men precis tillräckligt – cirka 1 procent – ​​sprids genom fönstret och in i kamerasensorn för att datoralgoritmen ska avkoda bilden.

Även om det resulterande fotot inte räcker för att vinna ett Pulitzerpris, det skulle vara tillräckligt bra för tillämpningar som sensorer för att undvika hinder för autonoma bilar. Men Menon säger att mer kraftfulla kamerasensorer kan producera bilder med högre upplösning.

Applikationer för en objektivfri kamera kan vara nästan obegränsade. Säkerhetskameror kan byggas in i ett hem under byggnationen genom att använda fönstren som linser. Det kan användas i augmented-reality-glasögon för att minska deras volym. Med nuvarande AR-glasögon, kameror måste riktas mot användarens ögon för att spåra deras positioner, men med denna teknik kunde de placeras på sidorna av linsen för att minska storleken. En bilvindruta kan ha flera kameror längs kanterna för att fånga mer information. Och tekniken kan också användas i näthinnan eller andra biometriska skannrar, som vanligtvis har kameror riktade mot ögat.

"Det är inte en lösning som passar alla, men det öppnar upp ett intressant sätt att tänka på bildsystem, " säger Menon.

Härifrån, Menon och hans team kommer att vidareutveckla systemet, inklusive 3D-bilder, högre färgupplösning och fotografera föremål i vanligt hushållsljus. Hans nuvarande experiment gick ut på att ta bilder av självupplysta bilder från ljustavlan.