一种新型高分辨率多光谱相机

弗里德里希·亚历山大大学纽伦堡分校多媒体通信和信号处理项目组的研究人员开发了一种智能相机，不仅可以实现高的空间和时间分辨率，还可以实现光谱分辨率。这种相机有着广泛的应用，可以改善环境保护和资源节约措施，以及自动驾驶或现代农业。这项研究的结果已经出版。

研究员Jürgen Seiler博士解释说：“到目前为止，现有的研究主要集中在提高空间和时间分辨率上，这意味着每秒要处理数百万像素或图像。光谱分辨率——在照相机的发展过程中，波长和颜色的感知在很大程度上被调整以匹配人类的视觉，而这仅仅对应于测量红色、绿色和蓝色的颜色。然而，更多的信息隐藏在光谱中，可以用于广泛的任务。例如，我们知道有些动物在狩猎和寻找食物时使用额外的光谱。”

上图所示的高分辨率多光谱相机的原型是由弗里德里希·亚历山大大学纽伦堡分校的多媒体通信和信号处理研究小组开发，结构为5x5相机，结合了空间、时间和光谱分辨率。

一台摄像机有三个分辨率

Seiler是一名电气工程师，他与FAU大学Kaup教授领导的多媒体通信与信号处理（LMS）研究团队开发了一种高分辨率多光谱相机，可以增强人类的感知能力。它将空间、时间和光谱三种分辨率结合在一起，形成了一种经济高效的解决方案。“到目前为止，只有极其昂贵和复杂的方法来测量紫外线或红外线范围的光或个别光谱带的特殊工业应用，” Seiler说，“我们寻找的是一款性价比高的机型，我们能够开发出一款性价比非常高的多光谱相机。”

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。然后我们计算出一幅图像，以便结合来自每个传感器的各种光谱信息，”LMS的研究助理Nils Genser解释道，“这一新概念使我们能够仅使用一张图像精确地确定每个对象的材质。”

同时，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。由于周围环境是由几个“眼睛”记录的，就像人类的视力一样，该系统还提供了一个精确的深度指示。这意味着系统不仅可以精确地确定它捕捉到的对象的颜色和某些材质属性，还可以确定它们与相机之间的距离。

是自动驾驶和环保技术的理想选择

自动驾驶是这些新型智能摄像头的潜在应用。” Seiler说：“多亏了我们的新技术，各种各样的问题解决方案现在已经开放了。例如，在红外波段，我们可以利用热特征区分真人和路标。对于夜间驾驶，我们可以在足够的警告下检测到动物横穿马路。”

高分辨率、多光谱相机也可用于保护环境和节约资源。“几种塑料在不同的光谱范围内有很大的不同，这是新的智能相机可以可靠地检测到的，”Genser强调，“大量的塑料被简单地燃烧，而不是分开回收，因为它们有相似的外观。我们现在可以可靠地将它们分开。”

原文链接：https://phys.org/news/2020-11-team-cost-efficient-high-resolution-multi-spectral-camera.html