最新的运动模糊校正方法将为黑暗环境带来高质量的成像

　　自19世纪中叶开始摄影以来，成像技术发展迅速。随着技术的不断发展，许多用于高要求应用的最先进摄像头相信，其机制与面向消费者的设备中的机制截然不同。其中一款相机使用了所谓的“单光子成像”，这可能会产生很好的暗环境和快速动态场景。让我们来看看单光子成像和传统成像之间的区别。

　　2021 6月9日，东京——东京理工大学的研究人员介绍了一种解决单光子成像局限性的方法：运动。由滨本隆之教授领导的一个团队开发了一种算法，能够解决由成像对象的运动引起的模糊，也可以是整个图像的常见模糊，比如由相机抖动引起的模糊。

　　当使用CMOS相机（如智能手机中的相机）拍摄图像时，移动物体通常会通过缩短曝光时间来成像。图像疯狂单光子相机（单光子成像）由一系列非常短的单独曝光构成，这些曝光可以捕捉连续的帧。这些帧是二进制的——一个由1和0组成的网格，表示在曝光期间光子是否接收到每个像素。

　　然而，单光子成像的速度远远高于CMOS相机。由于其完全数字化的特性，单光子成像允许巧妙的重建算法，这些算法将针对技术限制或困难场景进行构造。

　　该团队的方法解决了单光子成像现有去模糊技术的许多局限性，当图像场景中存在多个移动对象，并且以不同的速度移动和/或彼此重叠时，该技术会生成低质量的图像。该策略使用了一种更动态的策略，而不是根据一个物体的估计运动来调整整个图像，或者根据考虑物体运动的空间区域的想法来调整整个图像。运动估计算法通过统计评估比特值随时间（在不同比特平面上）的变化来跟踪单个像素的运动。实验表明，在这种方法中，单个物体的运动通常是准确估计的。

　　在从初始算法获得信息后，第二个去模糊算法将具有相同运动的像素分组在一起，识别在每个位平面中以不同速度移动的单独对象。因此，图像的每个区域都可以独立地与经历它的物体的运动一致地去模糊。模拟显示了清晰且高质量的图像，即使在包含多个以不同速度移动的对象的弱光动态场景中也是如此。

　　滨本说：“在光子有限的情况下获取清晰图像的方法在医学、安全和科学等多个领域都很有用。”。“我们的方法有望带来新技术，在太空等黑暗环境中实现高质量成像，并实现超慢速记录，这将远远超过当今最快相机的能力。”