受昆蟲復眼啟發(fā)！新型微透鏡陣列相機可超高速成像
韓國科學技術院的 Ki-Hun Jeong 教授和 Min H. Kim 教授領導的研究小組利用生物啟發(fā)，創(chuàng)造了一種新型相機，它可以模仿昆蟲眼睛的視覺結構，并能以高靈敏度進行超高速成像。這項研究發(fā)表在《科學進展》（Science Advances）雜志上。 c@[Trk m
昆蟲的復眼可以同時探測到快速移動的物體，并在弱光環(huán)境下通過整合時間信息來確定運動，從而提高靈敏度。受到這些生物現(xiàn)象的啟發(fā)，KAIST 的研究人員成功地制造出了一種低成本高速相機，克服了傳統(tǒng)高速相機的幀頻和靈敏度限制。 F M6{%}4
在高速、低照度條件下實現(xiàn)高質量成像是許多應用領域面臨的重要挑戰(zhàn)。雖然傳統(tǒng)的高速相機擅長捕捉快速運動，但其靈敏度會隨著幀頻的提高而降低，因為可用于收集光線的時間會減少。 Y
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A.復眼昆蟲的視覺；B.高速、高靈敏度微透鏡陣列相機 （HS-MAC）。 O`y3H lc
為了解決這一難題，研究團隊采用了一種類似于昆蟲視覺的方法，其中涉及多個光學通道和時間相加。與標準單眼相機系統(tǒng)不同，受生物啟發(fā)的相機具有類似復眼的結構，能夠同時獲取不同時間段的圖像。 g J |#xZ
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高速和微光成像的實驗演示 Vpg>K #w
這種技術能在每個幀的重疊時間段內累積光線，從而提高信噪比。研究人員證明，他們的生物啟發(fā)相機可以識別比傳統(tǒng)高速相機檢測到的物體暗40倍的物體。 Qg/FFn^Kg*
研究小組還開發(fā)了一種 “通道分割 ”方法，大大提高了相機的速度，其幀頻比包裝用圖像傳感器快數(shù)千倍。此外，他們還采用了一種 “壓縮圖像復原 ”技術，以消除幀整合引起的模糊，并重新生成清晰的圖像。 qa^cJ1@
由此產生的生物啟發(fā)相機厚度不到一毫米，非常微小。它每秒可采集 9120 幀圖像，在弱光環(huán)境下也能拍攝出清晰的照片。 B%\ &Q @X
研究小組打算將這項技術擴展到三維和超分辨率成像的高級圖像處理算法，并應用于生物醫(yī)學成像、移動設備和其他各種相機技術。 LnE/62){N
第一作者，韓國科學技術院博士生Hyun-Kyung Kim說：“我們已經(jīng)通過實驗驗證了受昆蟲眼睛啟發(fā)的照相機雖然體積小，但在高速和弱光成像方面性能卓越。這種相機為便攜式攝像系統(tǒng)、安全監(jiān)控和醫(yī)學成像等領域的多種應用提供了可能性�！� Nt $4;
本研究得到了韓國國防技術規(guī)劃和推進研究院（KRIT）、韓國科學和信息通信技術部（Ministry of Science and ICT）以及韓國貿易、工業(yè)和能源部（Ministry of Trade, Industry, and Energy）的資助。 X\;:aRDS
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