研究人员开发新技术 释放成像、音频和无人驾驶汽车等数字传感器的无限潜力

新技术可以释放数字传感器的潜力，例如，摄像头可以感知不同强度的光，麦克风可以感知所有音频。

手机拍摄日落或者录制现场表演时，经常会发现画面过饱和非常模糊，视频播放总是断断续续。这是因为日常的数码传感器如相机、麦克风，甚至科学仪器如地震仪、雷达、超声波系统都会受到饱和点的影响，以至于超出一些物理限制的光、声、地震、温度等实体都无法被探测到。

最近，来自伦敦帝国理工学院和伦敦慕尼黑工业大学的研究人员通过结合新的硬件和算法，共同开发了新的技术，可以释放上述数字传感器的全部潜力。

它的应用范围从消费摄影、科学和医学成像到太空探索。例如，该技术可以增加自动驾驶汽车的摄像头和环境传感器的探测范围，提高地震仪探测地球和火星地震的精度和灵敏度，扩大有害电离辐射剂量计的测量范围，如切尔诺贝利核事故。

(来源:伦敦帝国理工学院，伦敦)

这一技术还可用于改善医疗检查，如超声波成像和高动态范围(HDR)X射线成像，并提高传感器探测飓风和其他自然灾害的准确性和范围。此外，它还可以帮助提高对机场行李等物体的无损扫描和金条的裂纹检测。

该研究的主要作者、伦敦帝国理工学院电气和电子工程系的Ayush Bhandari博士说:“我们需要传感器来捕捉我们环境提供的全范围，传感器用于测量超出当前人类和技术范围的信号，潜力无限。”

电子传感设备包括模数转换器(ADC)，它可以将来自摄像头和麦克风的光和声音等信息转换为数字信号。然而，ADC受到电压限值的限制，当输入信号超过这些限值时，就会发生饱和。饱和的效果是看似“漂白”的图像或断断续续的音频，尤其是当刺激突然达到“峰值”时。

班达博士补充道:“通过这项新技术，我们可以在无数数字技术的例子中捕捉到更全面的刺激。这种软硬件协同设计方法为进一步研究开辟了新的前沿方法。”

为了开展这项研究，研究人员对使用“模数”采样的ADC进行了实验，以测试使用不同类型的电压(称为模数)是否可以帮助传感器处理更广泛的信息。模数是指信号电压除以ADC最大电压时产生的余数。

研究人员建造了一个内置算法的原型。一旦达到刺激极限，它将触发ADC切换到模数电压，并将这些信号“折叠”成更小的信号。因此，研究人员可以将模拟到数字的测量转换为现有传感器可以读取的更小的传统数字信号。这种方法可以使ADC处理的信息更加广泛，甚至可以提供“无限采样”，精确捕捉幅度远远超过ADC电压极限的信号。

该研究的合著者、伦敦帝国理工学院班达博士的本科生导师托马斯·波斯基特(Thomas Poskitt)说:“如今，我们被数字传感器包围，这些传感器是数字革命的重要组成部分。所有的数字传感器都有最大和最小检测范围，但我们找到了突破其上限的方法，使其超过理论最大值。通过对信号进行模块化，我们可以将电压保持在极限范围内，并在不知道电压超过极限次数的情况下重建完整的信号，从而为所有传感器解锁高动态范围，例如让相机看到人类看不到的东西。”

这项技术的一个重要应用是改进无人驾驶汽车上的摄像头。当前方有车辆时，通过隧道的汽车上的摄像头会因突然的光线而变得饱和，导致可视信息的丢失，危及汽车的安全。事实上，这项最新技术最终可以帮助开发传感器，并使用模拟成像传感器来处理r……人类感知的ge，如紫外、红外等高光谱波段。

研究人员表示，这一发现克服了感知的局限性，即数字传感和不同学科合作解决共同问题的方式。班达里博士说:“通过结合新算法和新硬件，我们解决了一个共同的问题，这意味着数字传感器可以感知人类范围内的事物，甚至超出这个范围。”

来自TUM的研究合著者Felix Krahmer教授说:“这种方法的关键特征是，如果信号使电压超过阈值，硬件会将信号从电压切换到模数，这本质上是重置自身以允许更大范围的信号。”新技术可以释放数字传感器的潜力，例如，摄像头可以感知不同强度的光，麦克风可以感知所有音频。

手机拍摄日落或者录制现场表演时，经常会发现画面过饱和非常模糊，视频播放总是断断续续。这是因为日常的数码传感器如相机、麦克风，甚至科学仪器如地震仪、雷达、超声波系统都会受到饱和点的影响，以至于超出一些物理限制的光、声、地震、温度等实体都无法被探测到。

最近，来自伦敦帝国理工学院和伦敦慕尼黑工业大学的研究人员通过结合新的硬件和算法，共同开发了新的技术，可以释放上述数字传感器的全部潜力。

它的应用范围从消费摄影、科学和医学成像到太空探索。例如，该技术可以增加自动驾驶汽车的摄像头和环境传感器的探测范围，提高地震仪探测地球和火星地震的精度和灵敏度，扩大有害电离辐射剂量计的测量范围，如切尔诺贝利核事故。

(来源:伦敦帝国理工学院，伦敦)

这一技术还可用于改善医疗检查，如超声波成像和高动态范围(HDR)X射线成像，并提高传感器探测飓风和其他自然灾害的准确性和范围。此外，它还可以帮助提高对机场行李等物体的无损扫描和金条的裂纹检测。

该研究的主要作者、伦敦帝国理工学院电气和电子工程系的Ayush Bhandari博士说:“我们需要传感器来捕捉我们环境提供的全范围，传感器用于测量超出当前人类和技术范围的信号，潜力无限。”

电子传感设备包括模数转换器(ADC)，它可以将来自摄像头和麦克风的光和声音等信息转换为数字信号。然而，ADC受到电压限值的限制，当输入信号超过这些限值时，就会发生饱和。饱和的效果是看似“漂白”的图像或断断续续的音频，尤其是当刺激突然达到“峰值”时。

班达博士补充道:“通过这项新技术，我们可以在无数数字技术的例子中捕捉到更全面的刺激。这种软硬件协同设计方法为进一步研究开辟了新的前沿方法。”

为了开展这项研究，研究人员对使用“模数”采样的ADC进行了实验，以测试使用不同类型的电压(称为模数)是否可以帮助传感器处理更广泛的信息。模数是指信号电压除以ADC最大电压时产生的余数。

研究人员建造了一个内置算法的原型。一旦达到刺激极限，它将触发ADC切换到模数电压，并将这些信号“折叠”成更小的信号。因此，研究人员可以将模拟到数字的测量转换为现有传感器可以读取的更小的传统数字信号。这种方法可以使ADC处理的信息更加广泛，甚至可以提供“无限采样”，精确捕捉幅度远远超过ADC电压极限的信号。

该研究的合著者、伦敦帝国理工学院班达博士的本科生导师托马斯·波斯基特(Thomas Poskitt)说:“如今，我们被数字传感器包围，这些传感器是数字革命的重要组成部分。所有数字传感器都有最大和最小检测范围，但我们找到了突破其上限的方法，使其超过……理论最大值。通过对信号进行模块化，我们可以在不知道电压超过极限次数的情况下，将电压保持在极限范围内，并重建完整的信号，从而为所有传感器解锁高动态范围，例如使摄像机看到人类看不到的东西。"

这项技术的一个重要应用是改进无人驾驶汽车上的摄像头。当前方有车辆时，通过隧道的汽车上的摄像头会因突然的光线而变得饱和，导致可视信息的丢失，危及汽车的安全。事实上，这项最新技术最终可以帮助开发传感器，利用模拟成像传感器处理超出人类感知范围的信号，如紫外、红外和其他高光谱波段。

研究人员表示，这一发现克服了感知的局限性，即数字传感和不同学科合作解决共同问题的方式。班达里博士说:“通过结合新算法和新硬件，我们解决了一个共同的问题，这意味着数字传感器可以感知人类范围内的事物，甚至超出这个范围。”

来自TUM的研究合著者Felix Krahmer教授说:“这种方法的关键特征是，如果信号使电压超过阈值，硬件会将信号从电压切换到模数，这本质上是重置自身以允许更大范围的信号。”

标签：发现

汽车资讯热门资讯