科技日報記者 張佳欣
昆蟲即使在弱光條件下也能表現出極其優秀的敏捷性和反應能力。秘密在于它們的復眼能以驚人的速度和靈敏度檢測運動。韓國科學技術院研究人員模仿這一現象，開發出了一種克服傳統高速相機局限，可實現超高速成像的相機。研究成果發表在最新一期《科學進展》雜志上。
高速、高靈敏度的仿生相機，封裝在圖像傳感器中。它足夠小，可以戴在手指上，厚度不到1毫米。圖片來源：《科學進展》雜志
這款相機外形纖薄，厚度不到1毫米，因此可輕松集成到各種系統中。它能夠以每秒9120幀的速度進行拍攝，即使在光線較暗的環境下也能拍攝出清晰圖像，其性能堪比昆蟲復眼。
昆蟲的眼睛由許多稱為小眼的微小單元組成，每個小眼都獨立運作。這使它們能同時處理來自視野不同方位的信息。這種并行處理能力使昆蟲能檢測和跟蹤快速移動的物體，例如獵物或捕食者。在弱光條件下，昆蟲的眼睛通過延長光信號的整合時間來增強敏感性。
傳統高速相機雖然能夠很好地捕捉快速運動，但隨著每秒捕捉幀數的增加，其在昏暗光線下的“視力”會下降。這是因為每幀用于收集光線的時間減少了。
為了解決這一問題，研究團隊采用了一種與昆蟲視覺類似的方法，利用多個光學通道和時間累加技術。與傳統單目相機不同，這款受生物啟發的相機采用了類似復眼的結構，能從不同的時間間隔并行獲取幀信息。在這個過程中，每幀圖像都會在重疊的時間段內積累光線，從而提高了信噪比。這款仿生相機能捕捉更暗的物體，其可捕捉物體的暗度極限是傳統高速相機的1/40。
研究團隊還引入了一種“通道分割”技術，顯著提升了相機的速度，使其幀率比封裝中所用圖像傳感器支持的幀率快數千倍。此外，他們還采用了“壓縮圖像復原”算法，以消除幀整合引起的模糊，并重建清晰圖像。
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