KAIST (в лице президента Кван Хен Ли) объявила 16 января, что исследовательская группа, возглавляемая профессорами Ки-Хун Чжоном (кафедра биоинженерии и нейротехники мозга) и Мин Х. Кимом (Школа вычислительной техники), разработала новую камеру, вдохновленную био, способную получать изображения со сверхвысокой скоростью с помощью высокая чувствительность за счет имитации визуальной структуры глаз насекомых.

Получение высококачественных изображений при высокой скорости и низкой освещенности является критической задачей во многих приложениях. В то время как обычные высокоскоростные камеры превосходно снимают быстрое движение, их чувствительность снижается с увеличением частоты кадров, поскольку сокращается время, доступное для сбора света.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа применила подход, аналогичный зрению насекомых, используя множество оптических каналов и временное суммирование. В отличие от традиционных систем монокулярных камер, в био-вдохновленной камере используется структура, похожая на составной глаз, которая позволяет параллельно получать кадры с разных временных интервалов.

Во время этого процесса свет накапливается в течение перекрывающихся периодов времени для каждого кадра, увеличивая отношение сигнал/шум. Исследователи продемонстрировали, что их био-вдохновленная камера может захватывать объекты в 40 раз более тусклые, чем те, которые обнаруживаются обычными высокоскоростными камерами.

Команда также внедрила технологию "разделения каналов", позволяющую значительно повысить быстродействие камеры, достигая частоты кадров в тысячи раз выше, чем те, которые поддерживаются датчиками изображения, используемыми в упаковке. Кроме того, был использован алгоритм "восстановления сжатого изображения" для устранения размытия, вызванного интеграцией кадров, и восстановления четких изображений.

Получившаяся в результате био-камера имеет толщину менее одного миллиметра и чрезвычайно компактна, способна снимать 9120 кадров в секунду, обеспечивая при этом четкие изображения в условиях низкой освещенности.

Исследовательская группа планирует расширить эту технологию для разработки передовых алгоритмов обработки изображений для получения 3D-изображений и изображений со сверхвысоким разрешением, нацеленных на применение в биомедицинской визуализации, мобильных устройствах и различных других камерных технологиях.

Хен-Кен Ким, докторант кафедры биоинженерии и нейротехники мозга в KAIST и первый автор исследования, заявил: "Мы экспериментально подтвердили, что камера, созданная в стиле "глаз насекомого", обеспечивает выдающуюся производительность при съемке на высокой скорости и при слабом освещении, несмотря на ее небольшие размеры. Эта камера открывает возможности для разнообразных применений в портативных камерных системах, системах видеонаблюдения и медицинской визуализации".

Это исследование было опубликовано в международном журнале Science Advances в январе 2025 года.

Это исследование было поддержано Корейским научно-исследовательским институтом планирования и развития оборонных технологий (KRIT) Управления программы оборонных закупок (DAPA), Министерством науки и ИКТ и Министерством торговли, промышленности и энергетики (MOTIE).