德国埃尔朗根-纽伦堡大学(Friedrich-Alexander-Universit?t Erlangen-Nürnberg)开发的高时空分辨率“智能”相机在高级驾驶辅助系统(ADAS)、节约型社会和环保领域具有应用潜力。

研究人员开发的高分辨率多光谱相机原型

据麦姆斯咨询报道，德国埃尔朗根-纽伦堡大学(FAU)多媒体通信和信号处理专业的一组研究人员开发了一种智能相机，它不仅可以实现高的时空分辨率，还可以同时实现高光谱分辨率。这种相机有着广泛的应用，可以改善环境保护和资源循环利用，以及自动驾驶和现代化农业。该研究成果已经在开放获取(open access)期刊上发表。

Jürgen Seiler博士说：“此前，成像领域的研究主要集中在提高空间和时间分辨率上，即像素数或每秒拍摄的图像数量。相机的发展，很大程度上其光谱分辨率一直在被调整以匹配人类视觉，仅对应测量红色、绿色和蓝色光。因此，更多的信息往往被隐藏在其它光谱中，而这些光谱可以被用于更广泛的应用。例如，我们知道有些动物会利用其它光谱信息进行狩猎和寻找食物。”

一款相机，“三种”分辨率

Seiler博士与埃尔朗根-纽伦堡大学Kaup教授领导的多媒体通信和信号处理团队开发了一种高分辨率多光谱相机，它可以将空间、时间和光谱三种分辨率结合在一款经济高效的解决方案中，以增强人类的感知能力。

液体检测和安全跟踪是多光谱成像的典型应用之一。上图为采用研究人员提出的CAMSI系统拍摄处理得到的图像。左图显示了绿色组分，右图显示了950 nm带通图像，手臂上的静脉变得清晰可见，液体的亮度有了变化。

Seiler说：“目前为止，只有利用非常昂贵和复杂的设备和方法，才能测量紫外、红外波段或特殊工业应用的单个光谱带。我们希望开发出一种高性价比的多光谱相机。”

在这项研究成果中，研究人员将几台廉价的标准相机与各种光谱滤光片连接起来，形成一个多光谱相机阵列。研究助理Nils Genser说：“然后我们进行图像计算，以整合来自每个传感器的各种光谱信息。这一新概念使我们能够仅采用一次拍摄，就可以精确地确定每个物体的材质。”

同时，这种新相机在空间、时间和光谱分辨率方面都大大优于现有系统。由于采用了多个相机的“多目”拍摄，该系统还可以提供精确的深度信息。这意味着系统不仅可以精确地确定物体的颜色和材质属性，还可以确定它们与相机之间的距离。

自动驾驶和环境应用

自动驾驶是这种新型智能摄像头的一个潜在应用。Seiler说：“我们的新技术为当前自动驾驶所面临的各种问题打开了新大门。例如，利用红外波段，我们可以通过热特征区分真人和路标，在夜间驾驶场景中，我们可以更清晰地‘看到’横穿马路的动物或行人。”

这种高分辨率多光谱相机也可以用于保护环境和节约资源。Genser说：“不同的塑料在不同的光谱范围有很大的差异，利用我们开发的智能相机可以高可靠地检测分辨。过去，大量的塑料由于具有相似的外观，而被简单地焚烧处理，而不是进行有效的分离回收。现在，我们有办法对它们进行可靠的分类处理。”