本质上,这颗150万像素的红枫摄像头是首次应用于手机中的多光谱成像摄像头。当前常用的Bayer阵列图像传感器只有RGB三个颜色通道,也就是只有红、绿、蓝三波段的光谱分辨能力。多光谱甚至高光谱,则是将颜色通道数增加到了几个或几十个,从而具有更高的光谱分辨能力,能够采集更多光和颜色的有效信息。
1.多光谱成像芯片的技术原理
华为Mate70系列搭载的红枫原色影像比以往的单点多光谱传感器在功能上进一步升级,实现了成像的效果。常规图像传感器通常是在各像素的光电二极管上构建红、绿、蓝3种彩色滤光片,而多光谱成像则是在图像传感器的光电二极管上构建更多种颜色的滤光片,可分别透过不同波长的光线。结合光谱恢复算法,可以和普通相机一样,一次拍摄即可获取二维图像和更丰富的光谱信息。
2.光谱的构成
随着遥感技术的兴起,人们期望同时探测物体的图像和光谱信息,这催生了光谱成像技术,它能够获得包含二维空间和光谱信息的三维数据立方体,超越人眼感知能力,在疾病诊疗、精准农业、食品安全、天文探测等诸多领域有着重要的应用前景。如下图中,与光科技创始团队采用自研的光谱成像芯片对活体大鼠实时光谱成像,通过光谱重构算法恢复光谱图像和包含601个波段的数据立方体,图中选取了选择了5个单波长光谱图像,实现了大鼠脑部血红蛋白及其衍生物的特征光谱的动态变化观测。传统光谱成像技术基于传统棱镜色散、光栅衍射或干涉原理,需要精密的器件和足够的光程来将不同波长的光分开,一般采用空间扫描或波长扫描的模式,无法实时获取视野场景中各像素点的光谱信息。从原理上导致光谱成像仪器,体积庞大、价格昂贵,成像速度缓慢,是光谱成像技术长期存在的痛点。