Computing Life

最近家里挂的丝巾挂了几年了，终于换了一条。以前挂的丝巾特别喜欢，现在也绝版了买不到了，所以就想着先拍一张照片留念一下，同时也作为一个测试，看看能不能再弄一张超过10亿像素的照片出来。因为是接片不做摇摇乐，也许技术难度低一些。最终的效果是这样的：

可以看到分辨率真的很高了。很多人眼看不到的小细节，比如丝的纤维，甚至固定丝巾用的皮质钩绳上面的毛孔都看得一清二楚。这个作品有很多很多的瑕疵，比如从大图就能看出有些地方没有完全对齐，看小图更能发现有些区域对焦清楚，有些区域模糊。但这个项目真的耗尽了我所有的体力和耐心，再来一遍可能也不会更好了。总结一下经验教训，给后面想拍丝巾等柔性物体的同学们也许有点帮助。

支持两指放大的高清无码大图见这里。

首先丝巾这个东西之所以难拍，是因为它是会局部变形的。比如你拍一半，不小心手扯到了某个部分，那就只有这个部分会变形，其他地方不变。最终接图的时候就会挂掉。所以拍摄丝巾一个非常重要的地方就在于不能移动它，只能移动相机。第二个难点是丝巾有很多的高频纹理，所以对对焦和距离也非常敏感。所以一个比较理想的设备是，把丝巾铺在地上，然后做一个2维的金属滑轨，把相机固定在滑轨上，进行滑动，然后接片。但我并没有这么高端的设备，所以就选择了另一个方案：把丝巾挂在墙上。其实这个也是需要专门的设备的，要能把丝巾拉紧而不变形。不过我本来就进行展示了，正好就有这样的装备。

把丝巾挂在墙上以后，就是用相机对着拍了 …

昨天看到欧攀老师发了一个文章介绍纹影摄影，感觉很有意思。就花了半小时时间搭了一个系统，分享一些经验。

纹影摄影（Schlieren Photography）主要的作用是把空气中微小的折射率不均匀大幅放大，让我们可以观察到一些非常细小的东西。比如手的体温加热空气，或者人打喷嚏的时候飞沫的喷出，甚至鼓掌的时候导致的声波传播用高速摄像机都能看得见。它的原理主要是让一束光精确地聚焦，然后在焦点的地方用一个物体（比如刀片）遮挡一半的光线。这样如果如果光线因为中间空气折光率的不均匀导致有微小的偏折的话，就会被这个东西挡住，亮度就会变暗。我们就可以观察到了。一个例子在这里。

要想达到比较好的效果，这套系统需要用Z字型的光路（如下图所示）。但我们在家也没这么好的条件。所以只能用一个寨版的方案了。

图片来自 李华，杨臧健, 吴敏, 高增梁, 钟英杰，纹影系统中物平面的选择与刀口的设置，实验流体力学2011年2第5卷第3期

大概的说，就是我们用手机的手电筒代替专业的光源，用淘宝上买的几十块的凹面镜（球面镜）来代替专业的抛物面镜。两个镜子也太多了，我们只要一个就好。然后用来遮光的东西也不用刀片，随便找个什么东西就好。我这里用的是三脚架的立柱。最后接个相机。整个系统长得像这样（凹面镜不在画面中）：

我用灵魂画风画了一个光路图：

其实整个系统挺好搭的 …

故事的缘由是晚上睡觉的时候偶尔会听到外面有响动，总是要起来看一下是怎么回事。所以就想着装一个监控相机。正好手头有一个原来做小项目用的树莓派和相机，就贴在阳台上做了一个小相机用来串流。这下在被窝里也可以暗中观察了。

有了平台就有了很多可以折腾的东西。比如我们家有时候会有松鼠，小鸟过来吃东西。于是就顺手加了一个目标检测功能，这样一方面可以自动拍照，一方面也可以手机推送通知提醒我过来吸鼠。时间长了积累的数据还可以用来观察它们的作息等等。效果类似这个视频。

从技术的角度来说这里有几个坑。一个是树莓派3的CPU实在是太弱了，换了不少model，最终选择了darknet + EfficientDet B0，才实现8秒一帧的速度。一个是opencv的darknet实现很坑，虽然正常情况下CPU实现比官方darknet快100%左右，但模型加载有问题不会报错，只会出空结果，debug了很长时间。还有一个坑是树莓派在满载的时候散热有问题，芯片常年85度。弄了个散热鳍片可以降到70度左右。

这里从算力的角度说其实有其他选择，比如树莓派4，价格不变还是35美元，性能涨了4倍到了0.14 TFLOPS。如果加点钱买99美元（打折的时候79美元）的nvidia jetson nano的话，可以实现0.5 TFLOPS的性能，里面有一个128核的Maxwell GPU。如果再加钱上399美元的nvidia jetson xavier …

近半年来，我一直在试图把一张照片的分辨率推到极致。这个分辨率不仅是光学分辨率，也是数码分辨率。一般来说，在一个相机的前提下，提升分辨率主要靠接片或者摇摇乐。接片接出来比较大的照片比较可行，但有一个问题是它往往只能提升数码分辨率而不能提升光学分辨率。所以很多时候还要靠摇摇乐。这篇文章主要介绍一下最近做的一个实验。这个实验用中画幅数码后背+中画幅高分辨率微距镜头+摇摇乐实现了10亿像素的分辨率。

我们的场景大致是这样的。

然后放大单看最中间红色箭头指的那个S字母。因为这个区域非常非常小，所以这其实是个相当难的测试。

首先我们用S1R+50AA拍了一个单张：

分辨率的确不咋地。。如果我们开启摇摇乐，连拍8张合成一张187MP的图片：

可以看到分辨率有明显提升。然后下面这个是飞思IQ180+大画幅镜头（施耐德72/5.6）的结果：

下面是用IQ180+施耐德72/5.6+7张摇摇乐的2.5亿像素的结果：

下面是IQ180+施耐德72/5.6+30张摇摇乐4亿像素的效果：

最后是通过降低离物体的距离来提升放大倍率，然后通过接片来增大视野。但发现在这种情况下相差和色差都崩了。。因为毕竟这个镜头不是为了微距优化的。正好我在ebay上捡漏捡了一个apo-macro-sironar，于是就用这个微距镜头接片，降低摇摇乐的放大倍率，得到了10亿像素的一张照片：

哎 …

其实我已经有了一个电磨，但（大多数）电磨有一个问题是切换豆子非常不方便。突然想喝decaf的，总不能把豆子全倒出来，再把新豆子倒进去。。所以一个手磨就非常有必要了——每次只磨一次的量。之前有一个手磨是LIDO 3，用得还挺好的，但是在单位用了，所以想着在家里也买一个。上Pinterest看了一圈，发现一个尤物叫Lyn Weber HG-1，颜值真的爆表。果断下单买了一个。看网上好像评测不太多，做一个法师评测。

到了之后颜值真的没话说。上图镇楼：

做工无敌，据说老板是ipod设计师跳槽出来搞咖啡机，的确一股苹果风。

首先做一下研磨颗粒的测试。这里用微距镜头拍照以后扔到github上有一个叫Coffee Grind Size的软件里面就好（https://github.com/jgagneastro/coffeegrindsize），就会输出一个颗粒大小的直方图。

其中红色的是我的电磨（Eureka Spetialita）。两个感觉磨豆质量差不多。考虑到电磨大约750刀，手磨1000刀，也算是破解了“同价位的电磨远不如手磨”的迷思。不过也许这个价格里面很大程度是花在了颜值上？

关于使用感受：

1. 转动需要的力不小。毕竟是83mm的大磨盘 …