单光子相机光照不足情景推断

ICCVJul, 2021

Photon-Starved Scene Inference using Single Photon Cameras

Bhavya Goyal, Mohit Gupta

TL;DR本研究提出了基于光子尺度空间的训练技术，通过在低通量图像上训练推理模型，以不同亮度水平的光谱为指导，提高了在极端噪声情况下的鲁棒性，并在单光子相位漂移自由时间测量相机上进行了模拟和实际实验，成功实现了在超低光条件下进行图像分类和单眼深度估计的高性能。

Abstract

Scene understanding under low-light conditions is a challenging problem. This is due to the small number of photons captured by the camera and the resulting low signal-to-noise ratio (SNR). single-photon cameras

low-light conditions single-photon cameras photon scale-space training techniques inference tasks

发现论文，激发创造

光子构景

在高速运动和低照明条件下的场景重建是许多应用（如增强和虚拟现实、无人机导航和自主机器人）中的重要问题。本文介绍了一种能够从高速图像序列（如由单光子相机捕获的序列）中估计极端场景运动的方法，在低光或高动态范围等具有挑战性的条件下表现出色。

Sep, 2023

DarkShot: 用低计算量和高质量照亮暗图像

本文提出了一种轻量级网络，采用 Siamese Self-Attention Block (SSAB) 和 Skip-Channel Attention (SCA) 模块，提高了模型对全局信息的聚合能力，适用于高分辨率图像，并且基于对低光图像恢复过程的分析，提出了一个优于现有方法的二阶段框架，能够在保持最先进的恢复质量的同时，用最少的计算量恢复一张 UHD 4K 分辨率的图像。

Dec, 2023

稀疏视角，近光源：非标定点照明光度立体的实用范式

通过提出一种端到端的非标定多视点 PS 框架，以实现在真实环境中通过稀疏视点获取高分辨率形状的重建，摒弃了黑暗室的假设，并允许静态环境光和动态 LED 光的组合，从而实现了在实验室外轻松捕获数据，并通过实验证实，在稀疏视点情况下超越了现有的基准方法，将高精度三维重建从黑暗室引入到现实世界中，并保持了合理的数据采集复杂性。

Mar, 2024

被动光子间成像

提出基于测量光子间时延的新型强度线索的理论和算法，借助单光子传感器的出现，实验演示了动态范围超过一千万倍的图像场景，可用于机器人学、消费摄影、天文学、显微镜和生物医学成像等广泛的成像应用。

Mar, 2021

单光子结构光

通过使用 Single Photon Avalanche Diode（SPAD）阵列和 “Single-Photon Structured Light” 技术，结合高速二值投影仪，实现了高帧速率和低光水平下的三维扫描，同时通过设计能抵消误差的纠错代码，以解决受光源干扰的问题。

Apr, 2022

快速确定单光子源的质量挑战

使用数据增强等机器学习技术结合物理实验，对单光子源 (SPS) 质量评估方法进行研究，发现忽略探测率泊松过程中的随机变化对 SPS 质量评估会带来严重的过度自信，提出标准最小二乘拟合具有可比性、扩展平均值具有提前预估的优势。降低背景计数可以提高拟合精度，但不能解决泊松过程的可变性问题。

Jun, 2023

单光子传感器实现的高通量被动成像

本研究提出了一种名为被动自由运行 SPAD 成像的技术，利用了单光子雪崩二极管的高时间精度，可以在自然光下捕捉 2D 图像。通过理论模型和场景亮度估计器，跨越了低到极高亮度的极宽动态范围，相对于传统传感器的场景动态范围提高了两个数量级。

Feb, 2019

使用单光子传感器进行亚皮秒光子高效三维成像

本文提出一种概率图像形成模型，使用统计先验和逆方法，从所记录的光子计数中高效且稳健地估计场景深度和反射率，成功实现了对高光子计数变化下的亚皮秒准确率和光子高效的三维成像。

Jun, 2018

少量光子成像

本文利用基于时间门控的增强型 CCD 相机，实现了单光子成像系统，并采用幽灵成像方法获取了高信噪比的图像，利用稀疏表示理论和相关图像重建技术，从少于每像素一个探测光子的原始数据中获得了高质量的物体图像。

Aug, 2014

事件相机与单光子雪崩二极管相遇：高速、低带宽成像

传统相机在低光性能和高速成像之间存在权衡，长曝光时间捕捉足够的光会导致运动模糊，而短曝光时间会导致泊松受损噪声图像。我们介绍了一种传感器融合框架，将单光子雪崩二极管（SPAD）传感器与事件相机相结合，以实现低带宽要求下对高速低光场景的重建。我们的评估在合成和真实的传感器数据上表明，相比传统相机，在高的时间分辨率（100 kHz）下重建低光场景方面，事件 - SPAD 融合显示出了显著的提升（> 5 dB PSNR）。事件 - SPAD 融合在机器人技术或医学成像等实际应用中具有巨大潜力。

Apr, 2024