新型量子图像传感器在低光环境下也是实现高质量的数字成像

达特茅斯泰尔工程学院的工程师们发明了一种新的成像技术，这项技术可能会彻底改变医学和生命科学研究、安全、摄影、电影摄影和其他依赖于高质量、低光成像的应用。

这是使用1Megapixel 量子图像传感器以每秒1，040帧的速度拍摄的照片，总功耗低至17mW。它是二进制的单光子图像，因此如果像素被一个或多个光子击中，则为白色；如果不是，则为黑色。图4显示了如何通过对连续拍摄的八帧二进制图像求和来创建灰度图像。在此过程中，可以应用QIS的创新图像处理。

达特茅斯工程教授、联合发明人埃里克·R·福森（Eric R.Fossum）称，这种下一代光传感技术被称为量子图像传感器（Quanta ImageSensor，简称QIS），能够实现比目前更高灵敏度、更容易操作和更高质量的数字成像，即使在低光环境下也是如此。福森还发明了CMOS图像传感器，这种传感器在当今世界几乎所有的智能手机和相机中都有。

该研究记录在12月20日出版的光学学会的OSA Optica，新的QIS技术能够可靠地捕获和计数最低水平的光和单光子，分辨率高达100万像素，速度高达每秒数千帧。另外，根据Optica的文章，QIS可以在低光下和室温下，同时使用主流的图像传感器技术来实现这一点。

这对工业意味着什么？对于电影摄影师，QIS将使IMAX质量的视频在一个容易编辑的数字格式，同时仍然提供电影的许多相同的特点。对于天体物理学家来说，QIS将允许探测和捕获来自太空中遥远物体的更好的信号。而对于生命科学研究人员来说，QIS将在显微镜下提供更好的细胞可视化，这对于确定治疗效果至关重要。

福森说，在一个商业化、廉价的过程中建立这种新的成像能力是很重要的，因此他和他的团队使之与当今CMOS图像传感器技术的低成本和大规模生产相兼容。他们还使它易于扩展，以获得更高的分辨率，每片芯片多达数亿像素。

据研究人员的说法，QIS平台技术是独一无二的，因为传感器包括：由研究小组命名的“ Jots”，其像素非常小，其灵敏度足以检测单个光子，以及超快速扫描记录。   通过这种组合，QIS从每一个光子或光的粒子捕获数据，从而实现极高质量、易于操作的数字成像，以及计算机视觉和三维传感，即使在低光条件下也是如此。

研究人员表明，虽然目前的QIS分辨率是100万像素，但该团队的目标是让QIS包含数亿到数十亿个这样的记录，所有这些记录都以非常快的速度扫描。

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