Makro mikro lens sistemi (Pixel–Subpixel ölçekli akıllı telefon kamerası)

MAKRO MİKRO LENS SİSTEMİ

(Pixel–Subpixel Ölçekli Akıllı Telefon Kamerası)

Özet (Abstract)

Bu proje , klasik akıllı telefon kameralarının “tek ölçekli” görüntü üretme yaklaşımını bırakıp, her pikseli çok ölçekli (multi-scale) bir algı birimi olarak tasarlamayı önerir.
Amaç, sadece optik yakınlaştırma/uzaklaştırma yapmak değil; aynı sahnenin hem makro (bütün resim, gökyüzü, yıldız alanı) hem de mikro (detay, tek yıldız, ay krateri) bilgisini aynı anda yakalayıp, kullanıcıya parmak hareketiyle bakış açısı değiştirme imkânı vermektir.

temel fikir:

• Lens katmanı: tek büyük objektif yerine, altpiksellere ölçek bazlı ışık dağıtan bir mikro-lens düzeni.
• Sensör katmanı: her pikselin altpiksellerini, farklı ölçek kanallarına bağlayan akıllı yapı.
• Yazılım katmanı: kullanıcının jestlerine göre, makro veya mikro altpiksel kanallarını öne çıkaran görüntü işleme motoru.

1. Problem Tanımı: Tek Ölçekli Görüşün Sınırları

Mevcut telefon kameralarında:

• Her piksel, aynı optik sistemden gelen ışığı alır.
• Zoom yapı ldığında:
  • ya optik zoom (lens grubu hareketi),
  • ya dijital zoom (görüntüyü büyütüp çözünürlüğü düşürme) kullanılır.

Bu yaklaşımın sınırlamaları:

• Detay kaybı
  Dijital zoom, görüntüyü büyütür ama yeni bilgi üretmez; sadece eldeki pikseli “şişirir”.
• Ayrı lens – ayrı kamera zorunluluğu
  Makro, ultra wide, tele gibi farklı ölçekler için birden fazla kamera modülü gerekir.
• Bakış açısının tek katmanlı olması
  Sistem, aynı anda hem:
  • sahnenin genel yapısını
  • hem de mikro detayını
    “aynı piksel üzerinde” taşımaz.
    Bu da çok ölçekli analiz, astrofotoğrafi, AR, bilimsel gözlem gibi alanlarda sınır oluşturur.

2. Projenin Temel Fikri: Pixel–Subpixel Ölçek Ayrıştırma

Önerilen sistemde her piksel, sadece “rengi ve parlaklığı” değil, farklı ölçeklerdeki görüntü bilgisini de taşır.

2.1. Temel prensip

• Bir piksel = birden fazla altpiksel kanalı
• Her altpiksel, farklı ölçek/odak/açı bilgisini yakalamak üzere yapılandırılır.

Örnek:

• Aynı pikselin:
  • altpiksel A → geniş açı / uzak ölçek (makro: gökyüzü alanı)
  • altpiksel B → orta ölçek (belirli bir takı myıldız / ay + çevresi)
  • altpiksel C → yakın/detay (mikro: tek yıldız, ay krateri)
    kanalına bağlı olabilir.

Böylece:

Tek bir karede, hem gökyüzünün genel deseni (makro),
hem de seçilen bölgedeki ince detay (mikro),
piksel–altpiksel seviyesinde ayrıştırılmış olarak yakalanır.

3. Sistem Mimarisi

3.1. Optik Katman: Mikro-Lens Matrisi

Klasik yapıda:

• Tek (veya birkaç) lens → tüm sensöre ışık dağıtır.

Önerilen yapıda:

• Ana lens arkasında, sensöre yakın konumda bir mikro-lens dizisi bulunur.
• Bu mikro-lens dizisi:
  • Farklı altpiksel gruplarına
    farklı odak düzlemleri / açılar / ölçekler üzerinden ışık düşürür.

Basitçe:

• Mikro-lens 1 → makro kanal altpikselleri (geniş gökyüzü alanı)
• Mikro-lens 2 → mikro kanal altpikselleri (yıldız / ay detayı)
• Aradaki kırılım, optik tasarımla sabitlenir.

Bu sayede:

• Aynı sahneden gelen fotonlar, algı katmanına ölçeklere göre parçalanmış bir şekilde ulaşır.

3.2. Sensör Katmanı: Ölçek Etiketli Altpiksel Yapısı

Sensör tarafında, her piksel:

• Geleneksel RGB altpiksel yapısına ek olarak,
  ölçek etiketine sahip alt kanallara ayrılır.

Örneğin:

• Piksel (x,y) şunları tutar:
  • R₁, G₁, B₁ → Makro bileşen (gökyüzü, bulutlar, yıldız alanı)
  • R₂, G₂, B₂ → Mikro bileşen (belirli yıldız / ay yüzeyi).

Donanım tasarımına göre:

• Aynı fiziksel sensörde,
  altpikseller geometrik olarak gruplandırılır
  ve lens dizisi ile eşlenir.

Bu yapı:

“Bir piksel = tek ölçekli nokta” anlayışını
“bir piksel = çok ölçekli bilgi hücresi”ne dönüştürür.

3.3. Yazılım Katmanı: Ölçek Bilgisiyle Render

Görüntü işleme tarafında:

• Ç ekim anında, sensörden hem makro hem mikro kanallardan ham veri gelir.
• uygulama / sistem, kullanıcının bakış moduna göre:
  • Makro Mod (Varsayılan):
    • Makro kanallar ağırlıklı kullanılır.
    • Detay kanalları düşük oranda karıştırılır (gürültü azaltma, keskinlik).
    • Gökyüzünün genel dokusu, takımyıldızların dizilimi, ayın konumu net görünür.
  • Mikro Mod (Yakınlaştırma / Detay):
    • Mikro altpiksel kanalları ön plana alınır.
    • Makro kanallar, arka plan / bağlam için az oranda kullanılır.
    • Belirli bir yıldızın parlaklık profili, ay yüzeyindeki krater detayları ön plana çıkar.

Böylece, zoom hareketi:

Aynı görüntüyü şişirmek değil,
hangi ölçek katmanının öne alınacağını seçmek anlamına gelir.

4. Kullanıcı Deneyimi: Makro–Mikro Gökyüzü Bakışı

4.1. jest Tabanlı Bakış Değişimi

• Kullanıcı gece gökyüzünü telefonla çeker.
• Makro görünümde:
  • Geniş gökyüzü alanı, yıldızlar, ay, ufuk çizgisi birlikte görünür.
• İki parmakla içe doğru zoom-in yaptığında: → Sistem mikro altpiksel kanallarını öne çıkarır ve:
  • Belirli bir yıldızın çevresi,
  • Ayın yüzey detayları (krater, gölge bölgeleri),
    çok daha net ve derin görünür.

Zoom-out yaptığında:

• Tekrar makro gökyüzü düzenine,
  yani genel yıldız alanı ve ayın konumuna döner.

Bu sayede kullanıcı:

“Gökyüzünün bütününü” ve
“tek bir yıldızın / ay bölgesinin detayını”
aynı karede, ölçek değiştirerek görebilir.

4.2. Makro/Mikro Simge ile Hızlı Mod Değişimi

Kamera arayüzünde küçük bir ikon:

•  örneğin böyle bir sembolle:
  • Makro Mod: tüm gökyüzü haritası / yıldız alanı
  • Mikro Mod: seçilen bölgede derinlemesine inceleme

Tek dokunuşla:

• “Gökyüzüne genel bakış”tan
• “Seçili yıldız/ay detayına yakın bakış”a geçilebilir.

5. Kullanım Senaryoları

5.1. Astrofotoğrafi ve Gökyüzü Gözlemi

• Kullanıcı telefonuyla gece göğünü çekiyor:
  • Makro Modda:
    • Geniş gökyüzü perdesi,
    • Takımyıldızların genel dizilimi,
    • Ay’ın gökyüzündeki konumu,
      bir bütün olarak görülüyor.
  • Mikro Modda:
    • Seçilen tek bir yıldızın parlaklığı, renk değişimi,
    • Ay yüzeyindeki krater detayları, ışık–gölge dağılımı
      daha yüksek hassasiyetle incelenebiliyor.

Bu, özellikle:

• amatör astronomlar,
• Gökyüzü meraklıları,
• eğitim amaçlı gözlem yapan öğrenciler için

tek telefon kamerasıyla çok ölçekli gökyüzü deneyimi sunar.

5.2. Eğitim ve Farkındalık: “Makro Kozmos – Mikro Detay”

Bu sistem, eğitimde şu amaçla kullanılabilir:

• Öğrenci gökyüzünü çekiyor.
• Makro bakışta:
  • “Evrenin genişliği, yıldızların çokluğu, ayın yörüngesi” anlatılır.
• Mikro bakışta:
  • “Tek bir yıldızın ışığı, ay yüzeyinin yapısı, krater oluşumu” gibi
    detay konular işlenir.

Bu sayede:

Aynı fotoğraf üzerinden
hem “makro kozmos”
hem de “mikro detay”
aynı derste, aynı ekranda gösterilebilir.

5.3. AR ve Yapay Zekâ Destekli Gökyüzü Haritaları

• AR uygulamaları, gökyüzündeki yıldızları tanımlarken:
  • Makro katman → takımyıldız, galaksi konumu, genel gökyüzü haritası.
  • Mikro katman → tek bir yıldız veya ay yüzeyine ait daha detaylı analiz.

Sonuç:

• Yapay zekâ,
  gökyüzünü sadece “noktalardan oluşan düz bir harita” olarak değil,
  ölçekler arası bir yapı olarak algılayabilir.

6. Teknik ve Araştırma Başlıkları

Proje, hem endüstriyel ürün geliştirme,
hem de akademik araştırma için şu alt başlıklara açılabilir:

• Mikro-lens tasarımı
  • Farklı odak düzlemlerini altpiksel seviyesinde ayıran optik dizi
  • Düşük ışık koşullarında (gece gökyüzü) maksimum verim.
• Sensör mimarisi
  • Ölçek etiketli altpiksel düzeni
  • Yüksek dinamik aralık ve düşük gürültü için mimari optimizasyon.
• Çok ölçekli görüntü birleştirme algoritmaları
  • Makro ve mikro kanalları birleştirirken
    yapay keskinlik / halo üretmemek.
  • Özellikle yıldız noktalarının ve ay detaylarının doğal görünümü.
• Veri boyutu ve depolama stratejileri
  • Tek karede daha fazla bilgi taşındığı için
    ölçek tabanlı sı kış tırma ve akıllı depolama yöntemleri.

7. Sonuç

Bu proje, akıllı telefon kameralarında:

• Optik + sensör + yazılımı birlikte yeniden düşünerek,
• Her pikseli tek boyutlu renk noktası olmaktan çıkarıp,
  çok ölçekli bir gökyüzü algı birimi hâline getirmeyi hedefler.

Kullanıcı tarafında bu, sadece bir zoom hareketi gibi görünür;
arka planda ise:

makro–mikro bakışın,
piksel–altpiksel düzeyinde
donanımsal karşılığını kuran yeni bir mimari çalışır.

Bu sistem, hem sıradan kullanıcı için
“gökyüzüne daha derin ve katmanlı bir bakış” sağlayabilir,
hem de astronomi, eğitim ve yapay zekâ alanında
yeni tür veri setleri ve analiz imkânları açabilir.

.

Öz’ün İfadesi, dikGAZETE.com