最新的運動模糊校正方法将爲黑暗環境帶來高質量的成像

　　自19世紀中(zhōng)葉開(kāi)始攝影以來，成像技術發展迅速。随着技術的不斷發展，許多用于高要求應用的最先進攝像頭相信，其機制與面向消費(fèi)者的設備中(zhōng)的機制截然不同。其中(zhōng)一(yī)款相機使用了所謂的“單光子成像”，這可能會産生(shēng)很好的暗環境和快速動态場景。讓我(wǒ)們來看看單光子成像和傳統成像之間的區别。

　　2021 6月9日，東京——東京理工(gōng)大(dà)學的研究人員(yuán)介紹了一(yī)種解決單光子成像局限性的方法：運動。由濱本隆之教授領導的一(yī)個團隊開(kāi)發了一(yī)種算法，能夠解決由成像對象的運動引起的模糊，也可以是整個圖像的常見模糊，比如由相機抖動引起的模糊。

　　當使用CMOS相機（如智能手機中(zhōng)的相機）拍攝圖像時，移動物(wù)體(tǐ)通常會通過縮短曝光時間來成像。圖像瘋狂單光子相機（單光子成像）由一(yī)系列非常短的單獨曝光構成，這些曝光可以捕捉連續的幀。這些幀是二進制的——一(yī)個由1和0組成的網格，表示在曝光期間光子是否接收到每個像素。

　　然而，單光子成像的速度遠遠高于CMOS相機。由于其完全數字化的特性，單光子成像允許巧妙的重建算法，這些算法将針對技術限制或困難場景進行構造。

　　該團隊的方法解決了單光子成像現有去(qù)模糊技術的許多局限性，當圖像場景中(zhōng)存在多個移動對象，并且以不同的速度移動和/或彼此重疊時，該技術會生(shēng)成低質量的圖像。該策略使用了一(yī)種更動态的策略，而不是根據一(yī)個物(wù)體(tǐ)的估計運動來調整整個圖像，或者根據考慮物(wù)體(tǐ)運動的空間區域的想法來調整整個圖像。運動估計算法通過統計評估比特值随時間（在不同比特平面上）的變化來跟蹤單個像素的運動。實驗表明，在這種方法中(zhōng)，單個物(wù)體(tǐ)的運動通常是準确估計的。

　　在從初始算法獲得信息後，第二個去(qù)模糊算法将具有相同運動的像素分(fēn)組在一(yī)起，識别在每個位平面中(zhōng)以不同速度移動的單獨對象。因此，圖像的每個區域都可以獨立地與經曆它的物(wù)體(tǐ)的運動一(yī)緻地去(qù)模糊。模拟顯示了清晰且高質量的圖像，即使在包含多個以不同速度移動的對象的弱光動态場景中(zhōng)也是如此。

　　濱本說：“在光子有限的情況下(xià)獲取清晰圖像的方法在醫學、安全和科學等多個領域都很有用。”。“我(wǒ)們的方法有望帶來新技術，在太空等黑暗環境中(zhōng)實現高質量成像，并實現超慢(màn)速記錄，這将遠遠超過當今最快相機的能力。”