Institut pro pokročilou vědu a technologii vyvinul kameru, která zachytí 9 120 snímků za sekundu

Článek

Dnešní svět klade stále vyšší požadavky na dokonalost. Technika jde kupředu tak vysokou rychlostí, že můžeme jásat, co umí i „obyčejné mobilní telefony“, které se dají pořídit za dostupnou cenu. Tohle je ale opravdu pecka.

Není to poprvé, co se vědci nechali inspirovat okem hmyzu, již dříve jsem psala článek, kdy tuto metodu jiní vědci použili na drony.

Rotující deska a plamen zachycený pomocí vysokorychlostní, vysoce citlivé biomimetické kamery. Rotující talíř při 1 950 otáčkách za minutu byl přesně zachycen při 9 120 fps. Kromě toho bylo přesně zachyceno zhasnutí plamene se slabou intenzitou 880 µlux při 1 020 fps.

Vysoká kvalita i za nízkého osvětlení

Zatímco konvenční vysokorychlostní kamery vynikají v zachycení rychlého pohybu, jejich citlivost se s rostoucí snímkovou frekvencí snižuje, protože se zkracuje čas, který je potřebný pro sběr světla.

(A) Zrak urychleného hmyzu. Odražené světlo od rychle se pohybujících objektů postupně stimuluje fotoreceptory podél jednotlivých optických kanálů zvaných ommatidia, z nichž jsou vizuální signály odděleně a paralelně zpracovávány přes laminu a dřeň. Každá nervová odezva se dočasně sečte, aby se zlepšily vizuální signály. Paralelní zpracování a časová sumace umožňují rychlé zobrazování při slabém osvětlení při slabém osvětlení. (B) Vysokorychlostní a vysoce citlivá mikročočková kamera (HS-MAC). Obrazový snímač rolující závěrky se používá k současnému získávání více snímků dělením kanálů a paralelně se provádí časové sčítání, aby se dosáhlo vysoké rychlosti a citlivosti i v prostředí se slabým osvětlením. Kromě toho jsou složky snímku jednoho fragmentovaného pole obrazu sešity do jednoho rozmazaného snímku, který je následně rozmazaný pomocí komprimační rekonstrukce obrazu.

Oči hmyzu

Oči hmyzu dokážou paralelně detekovat rychle se pohybující objekty. Za špatného světla umí zvýšit citlivost signálů v průběhu času k určení pohybu. Vědci Korejského institutu pro pokročilou vědu a technologii (KAIST), inspirovaní těmito biologickými mechanismy, úspěšně vyvinuli nízkonákladovou, vysokorychlostní kameru, která překonává omezení snímkové frekvence a citlivosti, kterým čelí běžné vysokorychlostní kamery.

Během tohoto procesu se světlo akumuluje v překrývajících se časových obdobích pro každý snímek, čímž se zvyšuje poměr signálu k šumu. Výzkumníci prokázali, že jejich kamera dokáže zachytit objekty až 40krát slabší než ty, které jsou detekovatelné konvenčními vysokorychlostními kamerami.

Astronomové počítali supermasivní černé díry. Pomáhaly i teleskopy NASA

Rychlost díky rozdělení kanálů

Tým také představil techniku „rozdělení kanálů“, která výrazně zvýšila rychlost fotoaparátu a dosáhla tisíckrát rychlejších snímkových frekvencí, než jaké podporují obrazové snímače používané v balení. K odstranění rozmazání způsobeného integrací snímků a rekonstrukci ostrých snímků použili algoritmus „komprimované obnovy obrazu“.

Výzkumný tým plánuje rozšířit tuto technologii na vývoj pokročilých algoritmů zpracování obrazu pro 3D zobrazování a zobrazování ve vysokém rozlišení, zaměřené na aplikace v biomedicínském zobrazování, mobilních zařízeních a různých dalších kamerových technologiích.