德國(guó)埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)(Friedrich-Alexander-Universit?t Erlangen-Nürnberg)開(kāi)發(fā)的高時(shí)空分辨率“智能”相機(jī)在高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、節(jié)約型社會(huì)和環(huán)保領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。

研究人員開(kāi)發(fā)的高分辨率多光譜相機(jī)原型

據(jù)麥姆斯咨詢(xún)報(bào)道，德國(guó)埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)(FAU)多媒體通信和信號(hào)處理專(zhuān)業(yè)的一組研究人員開(kāi)發(fā)了一種智能相機(jī)，它不僅可以實(shí)現(xiàn)高的時(shí)空分辨率，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高光譜分辨率。這種相機(jī)有著廣泛的應(yīng)用，可以改善環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用，以及自動(dòng)駕駛和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)。該研究成果已經(jīng)在開(kāi)放獲取(open access)期刊上發(fā)表。

Jürgen Seiler博士說(shuō)：“此前，成像領(lǐng)域的研究主要集中在提高空間和時(shí)間分辨率上，即像素?cái)?shù)或每秒拍攝的圖像數(shù)量。相機(jī)的發(fā)展，很大程度上其光譜分辨率一直在被調(diào)整以匹配人類(lèi)視覺(jué)，僅對(duì)應(yīng)測(cè)量紅色、綠色和藍(lán)色光。因此，更多的信息往往被隱藏在其它光譜中，而這些光譜可以被用于更廣泛的應(yīng)用。例如，我們知道有些動(dòng)物會(huì)利用其它光譜信息進(jìn)行狩獵和尋找食物。”

一款相機(jī)，“三種”分辨率

Seiler博士與埃爾朗根-紐倫堡大學(xué)Kaup教授領(lǐng)導(dǎo)的多媒體通信和信號(hào)處理團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種高分辨率多光譜相機(jī)，它可以將空間、時(shí)間和光譜三種分辨率結(jié)合在一款經(jīng)濟(jì)高效的解決方案中，以增強(qiáng)人類(lèi)的感知能力。

液體檢測(cè)和安全跟蹤是多光譜成像的典型應(yīng)用之一。上圖為采用研究人員提出的CAMSI系統(tǒng)拍攝處理得到的圖像。左圖顯示了綠色組分，右圖顯示了950 nm帶通圖像，手臂上的靜脈變得清晰可見(jiàn)，液體的亮度有了變化。

Seiler說(shuō)：“目前為止，只有利用非常昂貴和復(fù)雜的設(shè)備和方法，才能測(cè)量紫外、紅外波段或特殊工業(yè)應(yīng)用的單個(gè)光譜帶。我們希望開(kāi)發(fā)出一種高性?xún)r(jià)比的多光譜相機(jī)。”

在這項(xiàng)研究成果中，研究人員將幾臺(tái)廉價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)與各種光譜濾光片連接起來(lái)，形成一個(gè)多光譜相機(jī)陣列。研究助理Nils Genser說(shuō)：“然后我們進(jìn)行圖像計(jì)算，以整合來(lái)自每個(gè)傳感器的各種光譜信息。這一新概念使我們能夠僅采用一次拍攝，就可以精確地確定每個(gè)物體的材質(zhì)。”

同時(shí)，這種新相機(jī)在空間、時(shí)間和光譜分辨率方面都大大優(yōu)于現(xiàn)有系統(tǒng)。由于采用了多個(gè)相機(jī)的“多目”拍攝，該系統(tǒng)還可以提供精確的深度信息。這意味著系統(tǒng)不僅可以精確地確定物體的顏色和材質(zhì)屬性，還可以確定它們與相機(jī)之間的距離。

自動(dòng)駕駛和環(huán)境應(yīng)用

自動(dòng)駕駛是這種新型智能攝像頭的一個(gè)潛在應(yīng)用。Seiler說(shuō)：“我們的新技術(shù)為當(dāng)前自動(dòng)駕駛所面臨的各種問(wèn)題打開(kāi)了新大門(mén)。例如，利用紅外波段，我們可以通過(guò)熱特征區(qū)分真人和路標(biāo)，在夜間駕駛場(chǎng)景中，我們可以更清晰地‘看到’橫穿馬路的動(dòng)物或行人。”

這種高分辨率多光譜相機(jī)也可以用于保護(hù)環(huán)境和節(jié)約資源。Genser說(shuō)：“不同的塑料在不同的光譜范圍有很大的差異，利用我們開(kāi)發(fā)的智能相機(jī)可以高可靠地檢測(cè)分辨。過(guò)去，大量的塑料由于具有相似的外觀，而被簡(jiǎn)單地焚燒處理，而不是進(jìn)行有效的分離回收。現(xiàn)在，我們有辦法對(duì)它們進(jìn)行可靠的分類(lèi)處理。”