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韩国科学技术院以昆虫眼为灵感开发摄像头每秒可拍摄9120帧

盖世汽车 Elisha 2025-01-24 09:30:32

核心提示：该团队模仿昆虫眼睛的视觉结构，开发出具有超高速成像和高灵敏度的新型仿生摄像头。

盖世汽车讯昆虫的复眼可以平行探测快速移动的物体，并在弱光条件下随着时间的推移整合信号以确定运动状态，从而提高灵敏度。据外媒报道，受这些生物机制的启发，韩国科学技术院（KAIST）研究人员成功开发出一种低成本、高速摄像头，从而克服传统高速摄像头面临的帧率和灵敏度的限制。

（图片来源：韩国科学技术院）

由生物大脑工程系Ki-Hun Jeong和计算机学院Min H. Kim教授领导的团队模仿昆虫眼睛的视觉结构，开发出具有超高速成像和高灵敏度的新型仿生摄像头。

对于许多应用来说，高速和弱光条件下的高质量成像是关键挑战。传统的高速摄像头擅长捕捉快速运动，但随着帧率增加，它们的灵敏度会降低，因为用来收集光线的时间减少。

为了解决这个问题，该团队采用类似于昆虫视觉的方法，使用多个光学通道和时间叠加（temporal summation）。与传统的单摄像头系统不同，该仿生物摄像头利用一种类似复眼的结构，可以并行获取不同时间间隔的帧。

在这个过程中，光在每帧的重叠时间段内积累，从而增加信噪比。研究人员证明，这种仿生摄像头可以捕捉到比传统高速摄像头检测到的物体暗40倍的物体。

（图片来源：韩国科学技术院）

该团队还引入一种“通道分裂（channel-splitting）”技术，以明显提高摄像头的速度。比起那些由封装中使用的图像传感器支持的摄像头，这可以实现快数千倍的帧率。此外，研究人员采用“压缩图像恢复（compressed image restoration）”算法来消除帧积分产生的模糊，并重建清晰的图像。

由此产生的仿生摄像头厚度不到1毫米，非常紧凑，每秒能够捕捉9120帧，同时在弱光条件下提供清晰的图像。

该团队计划扩展这项技术，开发用于3D成像和超分辨率成像的先进图像处理算法，其目标是应用于生物医学成像、移动设备和其他各种摄像头技术。

KAIST生物脑工程系博士生Hyun-Kyung Kim表示：“我们已经通过实验证明，尽管以昆虫眼为灵感的摄像头体积小，但它在高速和弱光成像方面表现出色。这款摄像头为实现便携式摄像头系统、安全监控和医疗成像领域的各种应用开辟了可能性。”