德國埃爾朗根-紐倫堡大學(Friedrich-Alexander-Universit?t Erlangen-Nürnberg)開發的高時空分辨率“智能”相機在高級駕駛輔助系統(ADAS)、節約型社會和環保領域具有應用潛力。

研究人員開發的高分辨率多光譜相機原型

據麥姆斯咨詢報道，德國埃爾朗根-紐倫堡大學(FAU)多媒體通信和信號處理專業的一組研究人員開發了一種智能相機，它不僅可以實現高的時空分辨率，還可以同時實現高光譜分辨率。這種相機有著廣泛的應用，可以改善環境保護和資源循環利用，以及自動駕駛和現代化農業。該研究成果已經在開放獲取(open access)期刊上發表。

Jürgen Seiler博士說：“此前，成像領域的研究主要集中在提高空間和時間分辨率上，即像素數或每秒拍攝的圖像數量。相機的發展，很大程度上其光譜分辨率一直在被調整以匹配人類視覺，僅對應測量紅色、綠色和藍色光。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用。例如，我們知道有些動物會利用其它光譜信息進行狩獵和尋找食物。”

一款相機，“三種”分辨率

Seiler博士與埃爾朗根-紐倫堡大學Kaup教授領導的多媒體通信和信號處理團隊開發了一種高分辨率多光譜相機，它可以將空間、時間和光譜三種分辨率結合在一款經濟高效的解決方案中，以增強人類的感知能力。

液體檢測和安全跟蹤是多光譜成像的典型應用之一。上圖為采用研究人員提出的CAMSI系統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，液體的亮度有了變化。

Seiler說：“目前為止，只有利用非常昂貴和復雜的設備和方法，才能測量紫外、紅外波段或特殊工業應用的單個光譜帶。我們希望開發出一種高性價比的多光譜相機。”

在這項研究成果中，研究人員將幾臺廉價的標準相機與各種光譜濾光片連接起來，形成一個多光譜相機陣列。研究助理Nils Genser說：“然后我們進行圖像計算，以整合來自每個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物體的材質。”

同時，這種新相機在空間、時間和光譜分辨率方面都大大優于現有系統。由于采用了多個相機的“多目”拍攝，該系統還可以提供精確的深度信息。這意味著系統不僅可以精確地確定物體的顏色和材質屬性，還可以確定它們與相機之間的距離。

自動駕駛和環境應用

自動駕駛是這種新型智能攝像頭的一個潛在應用。Seiler說：“我們的新技術為當前自動駕駛所面臨的各種問題打開了新大門。例如，利用紅外波段，我們可以通過熱特征區分真人和路標，在夜間駕駛場景中，我們可以更清晰地‘看到’橫穿馬路的動物或行人。”

這種高分辨率多光譜相機也可以用于保護環境和節約資源。Genser說：“不同的塑料在不同的光譜范圍有很大的差異，利用我們開發的智能相機可以高可靠地檢測分辨。過去，大量的塑料由于具有相似的外觀，而被簡單地焚燒處理，而不是進行有效的分離回收。現在，我們有辦法對它們進行可靠的分類處理。”