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中國科學院空天信息創(chuàng)新研究院研究員張澤團隊首次提出了超采樣成像概念,通過測定像素內量子效率,實現(xiàn)了像素“分割”成像。相關研究成果近日發(fā)表于《激光與光子學評論》。
數(shù)字圖像傳感器的像素規(guī)模和性能是影響天文、遙感等領域成像質量的核心器件,目前圖像傳感器芯片制造已趨近技術極限。依據(jù)當前的制造水平,數(shù)字圖像傳感器的像素分辨率和成像質量難以大幅提升。超采樣成像技術繞過了芯片制造水平的限制,為突破像素分辨率成像瓶頸提供了一條魯棒性很強的技術途徑。
研究團隊采用穩(wěn)態(tài)激光技術掃描數(shù)字圖像傳感器,通過穩(wěn)態(tài)光場表達式和輸出圖像矩陣的關聯(lián)關系,精確求解圖像傳感器像素內量子效率分布。當使用相機拍攝動態(tài)目標,或者移動相機拍攝靜態(tài)場景時,利用獲取的像素內量子效率和像素細分算法,可以突破原始像素分辨率,實現(xiàn)超采樣成像。據(jù)悉,穩(wěn)態(tài)激光技術是由該團隊首創(chuàng)的鋒芒穩(wěn)態(tài)激光技術演化而來,在原理上具有極穩(wěn)定的光場形式。
超采樣成像技術目前可以把像素規(guī)模提高5×5倍,即利用1k×1k的芯片可以實現(xiàn)5k×5k像素分辨率的成像,并且隨著標校精度的進一步提升,像素分辨率還有進一步提升的空間?!霸邢袼厥且粋€方塊,通過我們的技術可以將像素分割,等效變成25個像素(方塊),對應著像素規(guī)模提升了25倍?!睆垵烧f。
該技術具有很大的應用發(fā)展?jié)摿?。以紅外圖像傳感器為例,市場化的成像芯片分辨率一般在2k×2k以下,3k×3k、4k×4k的成像芯片還沒有成熟的商用產品,而采用超采樣成像技術可以利用2k×2k的芯片實現(xiàn)8k×8k以上的像素分辨率,這在光學遙感、安防等成像領域具有廣闊的應用前景。
相關論文信息:https://doi.org/10.1002/lpor.202401306
(原載于《中國科學報》?2024-12-02?第1版?要聞)
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