Камера типа «глаз насекомого» снимает 9120 кадров в секунду

Фасеточные (сложные) глаза насекомых могут замечать быстро движущиеся объекты. В условиях низкой освещённости чувствительность их зрения повышается. Вдохновлённые этими биологическими преимуществами, исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) разработали недорогую высокоскоростную камеру. Изобретение преодолевает ограничения по частоте кадров и чувствительности, которыми страдают обычные высокоскоростные камеры.


Попытку повторить достижения природы проделала исследовательская группа под руководством профессоров Ки-Хун Чонга и Мин Кима. Имитируя зрительную анатомию насекомых, они собрали камеру, способную делать сверхскоростные снимки с высокой чувствительностью.

Получение высококачественных изображений при высокой скорости и низкой освещённости — серьёзная проблема во многих областях, где бывает необходима видеофиксация. Хотя созданные ранее высокоскоростные камеры отлично запечатлевали быстрые движения, их чувствительность оказывалась тем ниже, чем выше частота кадров, поскольку сокращается время, отпущенное на восприятие света.

Чтобы решить давнюю технологическую проблему, исследователи применили подход, аналогичный зрению насекомых — использовали несколько оптических каналов и суммирование по времени. В отличие от традиционных монокулярных систем, в основанной на биологических принципах камере использована структура, похожая на фасеточный глаз. Такой подход позволяет параллельно получать кадры с разными интервалами времени.

При съёмке свет накапливается в течение перекрывающихся периодов времени для каждого кадра, что повышает соотношение сигнала и шума (помех). Исследователи продемонстрировали, что камера, основанная на биологических принципах, может снимать объекты, которые в 40 раз тусклее, чем те, которые удаётся запечатлеть прочими скоростными камерами.

Для значительного повышения скорости съёмки корейские специалисты также внедрили технологию «разделения каналов». Для устранения размытости при объединении кадров и стабилизации чёткости был использован алгоритм «восстановления сжатых изображений».

Получившаяся в результате камера в толщину менее 1 миллиметра, то есть чрезвычайно компактна. При крошечных габаритах она способна снимать 9120 кадров в секунду, обеспечивая чёткое изображение в условиях низкой освещённости.

Изобретатели планирует улучшить технологию, чтобы использовать ее в медицинской визуализации, мобильных устройствах и в других технологиях съёмки.