从“拍照片”到“拍光谱视频”
主动光源 + 像素级编码曝光如何实现真正的高光谱视频？ 高光谱成像大家并不陌生。 它可以获取 400–700nm 甚至更宽波段范围内的连续光谱信息，让我们看到“肉眼不可见”的物质差异。在农业表型、矿物识别、生物医学、材料分选等领域，高光谱早已成为技术。 但一个问题长期存在： 为什么高光谱大多只能“拍静态”，却很难“拍视频”？ 今天，我们从成像原理层面，深入讲解一种“主动光源 + 像素级编码曝光”的高光谱视频思路，并解析它背后的物理机制。 推扫式（线扫） 采集一条空间线 通过运动完成整幅图像 光谱高 无法拍摄快速动态场景 面阵滤光片马赛克（MSFA） 每个像素覆盖不同波段滤光片 单次曝光获得多波段信息 每个像素只接收部分光谱 → 光子利用率低 噪声高、动态范围受限 CASSI / DOE 光学压缩系统 通过衍射或编码孔径压缩光谱信息 单帧完成采集 光学系统复杂 运动时出现空间-光谱混叠 矛盾在于 光谱分辨率 ↑ → 光能被分得更细 → 单波段光子数 ↓ → 曝光时间必须变长 → 无法拍视频 把“光谱调制”从被动滤光片转移到主动光源 传统系统是： 用滤光片“丢掉”不需要的光 新思路是： 主动发出“需要的光”
像素级编码曝光（CEP）
普通 CMOS 的限制 普通相机： 整个传感器统一曝光 不能在同一帧内部做时间编码 而 CEP（Coded Exposure Pixel）传感器具有两个特点： ① 每个像素有两个电荷桶（Bucket 0 / Bucket 1） ② 每个像素可以在微秒级别控制： 当前子帧 → 把光子存进哪个桶 子帧机制 假设一帧时间 27ms 在每个子帧内： LED 按计划点亮 每个像素根据编码决定是否积分
被分成 158 个子帧
每个子帧 170μs
