達(dá)特茅斯泰爾工程學(xué)院的工程師們發(fā)明了一種新的成像技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)徹底改變醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)研究、安全、攝影、電影攝影和其他依賴于高質(zhì)量、低光成像的應(yīng)用。

這是使用1Megapixel 量子圖像傳感器以每秒1，040幀的速度拍攝的照片，總功耗低至17mW。它是二進(jìn)制的單光子圖像，因此如果像素被一個(gè)或多個(gè)光子擊中，則為白色；如果不是，則為黑色。圖4顯示了如何通過對(duì)連續(xù)拍攝的八幀二進(jìn)制圖像求和來創(chuàng)建灰度圖像。在此過程中，可以應(yīng)用QIS的創(chuàng)新圖像處理。

達(dá)特茅斯工程教授、聯(lián)合發(fā)明人埃里克·R·福森（Eric R.Fossum）稱，這種下一代光傳感技術(shù)被稱為量子圖像傳感器（Quanta ImageSensor，簡稱QIS），能夠?qū)崿F(xiàn)比目前更高靈敏度、更容易操作和更高質(zhì)量的數(shù)字成像，即使在低光環(huán)境下也是如此。福森還發(fā)明了CMOS圖像傳感器，這種傳感器在當(dāng)今世界幾乎所有的智能手機(jī)和相機(jī)中都有。

該研究記錄在12月20日出版的光學(xué)學(xué)會(huì)的OSA Optica，新的QIS技術(shù)能夠可靠地捕獲和計(jì)數(shù)最低水平的光和單光子，分辨率高達(dá)100萬像素，速度高達(dá)每秒數(shù)千幀。另外，根據(jù)Optica的文章，QIS可以在低光下和室溫下，同時(shí)使用主流的圖像傳感器技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。

這對(duì)工業(yè)意味著什么？對(duì)于電影攝影師，QIS將使IMAX質(zhì)量的視頻在一個(gè)容易編輯的數(shù)字格式，同時(shí)仍然提供電影的許多相同的特點(diǎn)。對(duì)于天體物理學(xué)家來說，QIS將允許探測和捕獲來自太空中遙遠(yuǎn)物體的更好的信號(hào)。而對(duì)于生命科學(xué)研究人員來說，QIS將在顯微鏡下提供更好的細(xì)胞可視化，這對(duì)于確定治療效果至關(guān)重要。

福森說，在一個(gè)商業(yè)化、廉價(jià)的過程中建立這種新的成像能力是很重要的，因此他和他的團(tuán)隊(duì)使之與當(dāng)今CMOS圖像傳感器技術(shù)的低成本和大規(guī)模生產(chǎn)相兼容。他們還使它易于擴(kuò)展，以獲得更高的分辨率，每片芯片多達(dá)數(shù)億像素。

據(jù)研究人員的說法，QIS平臺(tái)技術(shù)是獨(dú)一無二的，因?yàn)閭鞲衅靼ǎ河裳芯啃〗M命名的“ Jots”，其像素非常小，其靈敏度足以檢測單個(gè)光子，以及超快速掃描記錄。 ??通過這種組合，QIS從每一個(gè)光子或光的粒子捕獲數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)極高質(zhì)量、易于操作的數(shù)字成像，以及計(jì)算機(jī)視覺和三維傳感，即使在低光條件下也是如此。

研究人員表明，雖然目前的QIS分辨率是100萬像素，但該團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是讓QIS包含數(shù)億到數(shù)十億個(gè)這樣的記錄，所有這些記錄都以非常快的速度掃描。

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