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人类视觉激发新的摄像系统

受人类注视工作原理的启发,科学家们创造了一种新的方法,让计算机控制的摄像机“看”。英国格拉斯哥大学的研究人员开发了一种使用单像素摄像机制作视频的方法。

他们发现了一种方法,可以指示摄像头使用类似于我们大脑做出同样决定的方法来区分图像中的物体。人类和许多动物的眼睛和大脑协同工作,以区分视野中特定区域的优先级。

例如,在对话过程中,视觉注意力主要集中在另一个说话者身上,大脑的“处理时间”较少用于周边细节。一些狩猎动物的视觉也沿着类似的路线工作。该小组的传感器只使用一个光敏像素来建立放置在它面前的物体的运动图像。

单像素传感器比数码相机中的专用百万像素传感器便宜得多,并且能够在传统相机昂贵或根本不存在的波长上构建图像,如红外或太赫兹频率。

系统输出的图像为正方形,整体分辨率为1000像素。在传统相机中,这一千个像素会均匀地分布在图像的网格中。该团队的新系统可以选择分配其“像素预算”,以优先考虑帧中最重要的区域,在这些位置放置更高分辨率的像素,从而提高某些部分的细节,而牺牲其他部分的细节。

这种像素分布可以从一帧改变到下一帧,类似于生物视觉系统的工作方式,例如当人类的视线从一个人转向另一个人时。

格拉斯哥物理和天文学院的大卫·菲利普斯说:“最初,我试图解决的问题是如何最大限度地提高单像素系统的帧率,以使视频输出尽可能平滑。”“然而,我开始思考视觉在生物中是如何工作的,我意识到建立一个程序可以沿着类似的路线解释单像素传感器的数据,可以解决这个问题,”领导这项研究的菲利普斯说。

研究人员说,通过将我们的像素预算引导到高分辨率有利的区域,如物体移动的地方,我们可以指示系统减少对帧的其他区域的关注。“通过以这种方式优先考虑来自传感器的信息,我们成功地以提高的帧率生成图像,但我们也教会了系统一项有价值的新技能。

菲利普斯补充说:“我们渴望继续改进该系统,并探索工业和商业使用的机会,例如在医学成像中。”这项研究发表在《科学进展》杂志上。

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