Sign-Coded Exposure Sensing for Noise-Robust High-Speed Imaging

要約

タイトル：ノイズに強い高速イメージングのための符号化露光センシング
要約：
– 高速フレームの光学的圧縮に対する新しいFourierカメラを提案する。
– ピクセルレベルの符号化露光を用いて、フレームのピクセル強度を時間的に正と負の露光に継続的に変化させ、ハダマード係数を導き出す。
– ウォルシュ関数の直交性は、ハイスピードフレーム再構築中にノイズが増幅されないことを保証し、非常に高いフレームレートの操作を目的とした符号化露光システムにとってはより魅力的なオプション。
– フレームの再構築は、格子状に空間多重されたウォルシュ関数の単一のデモザイキングによって行われ、計算量が大幅に削減される。
– シミュレーションプロトタイプは、one-hotエンコーディングや疑似ランダムエンコーディングなどのバイナリ符号化露光パターンよりもノイズに強さが改善されていることを確認しています。
– ハードウェアプロトタイプは、環境光のみで照らされた動くシーンの4kHzフレームの再構築を実証しています。

要約(オリジナル)

We present a novel Fourier camera, an in-hardware optical compression of high-speed frames employing pixel-level sign-coded exposure where pixel intensities temporally modulated as positive and negative exposure are combined to yield Hadamard coefficients. The orthogonality of Walsh functions ensures that the noise is not amplified during high-speed frame reconstruction, making it a much more attractive option for coded exposure systems aimed at very high frame rate operation. Frame reconstruction is carried out by a single-pass demosaicking of the spatially multiplexed Walsh functions in a lattice arrangement, significantly reducing the computational complexity. The simulation prototype confirms the improved robustness to noise compared to the binary-coded exposure patterns, such as one-hot encoding and pseudo-random encoding. Our hardware prototype demonstrated the reconstruction of 4kHz frames of a moving scene lit by ambient light only.

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