光学技术与人工智能的结合，催生出全新的成像系统，有望彻底改变摄影的方式。研究人员通过将人工智能驱动的校正技术与超透镜——一种平面纳米透镜——相结合，成功解决了微型化镜头与图像质量兼得的难题。

超透镜(Metalenses)诞生于2010年代，以纳米级结构取代传统弯曲玻璃来控制光线。其平面设计轻巧，非常适合紧凑型设备。然而，色差和复杂光线下的成像质量问题一直是超透镜的软肋，难以取代传统的多层玻璃镜头。

如今，研究人员将超透镜与深度学习相结合。这个系统使用神经网络(一种模仿人类大脑处理数据的人工智能)，修正超透镜拍摄图像的失真问题。整个过程从拍摄到修正一气呵成，最终呈现出色彩丰富、清晰度媲美甚至超越传统光学镜头的成像效果。

研究团队测试了直径10毫米的超透镜，这些透镜采用可规模化的量产工艺制造。尽管它们在细节分辨上表现出色，但单靠自身无法完全校正失真。神经网络对此进行补偿，将原始图像数据优化为高分辨率、无色差的最终成像。

这一进展克服了传统镜头在尺寸与性能间的矛盾。传统镜头通过多层玻璃校正光学问题，如色差和球面像差，但这也导致了设备笨重。而超透镜结构简单、轻薄，却因此失去了多功能性——这一缺陷现在由人工智能弥补，既保持硬件小巧，又提升了成像质量。

这种技术能够平衡紧凑设备(如智能手机、无人机)中的体积与性能。对于专业相机而言，则意味着装备更轻便，同时保持高质量。测试表明，AI超透镜系统在清晰度和色彩准确性上与传统光学镜头相当，甚至更胜一筹，尤其适用于微距等精细摄影领域。

这项技术的应用范围超越了摄影，还包括视频制作、无人机影像及增强现实或虚拟现实领域。在这些领域，轻量化且精准的光学系统至关重要，而AI超透镜正好满足了这些需求。

研究人员还采用可规模化的生产工艺，确保这些透镜可以高效且低成本地制造，降低了普及门槛。神经网络的适应性也是一大优势。它可以通过新的数据集不断优化，让摄影师无需更换硬件即可享受不断提升的性能。

此外，该系统还支持量身定制的光学解决方案，比如适合低光环境或高速摄影的镜头。过去需要昂贵专业镜头才能实现的功能，有了AI超透镜后将变得更加普及。

人工智能与光学技术的融合正引领成像系统的设计变革。通过将纳米技术与计算能力结合，这一创新为摄影师提供了更小、更轻且功能更强大的工具。AI超透镜的出现，让摄影的未来不再受镜头体积的束缚。

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本文译自 PetaPixel，由 BALI 编辑发布。

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