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脉冲连续摄影原理与超高速高动态成像验证

电子学报 2023年 2919-2927页

作者：黄铁军北京大学计算机学院多媒体信息处理全国重点实验室

传统相机采用定时曝光方式获得静态图像或图像序列形式的视频，不能有效表达极高速的光子流过程，而且导致高速和高动态相互对立的“两难困境”.基于光电传感器像素独立的特点，提出了连续摄影原理：每个像素各自把接收的光子流转换成... 详细信息

传统相机采用定时曝光方式获得静态图像或图像序列形式的视频，不能有效表达极高速的光子流过程，而且导致高速和高动态相互对立的“两难困境”.基于光电传感器像素独立的特点，提出了连续摄影原理：每个像素各自把接收的光子流转换成电子流，连续测量光电流并转换成数字信息流，实现像素级别的连续表达，再按照像素空间排布组成序列阵列，就是对像素平面入射光子流过程的连续表达.截取序列阵列任何一个时刻的状态就可得到该时刻的图像，从而实现连续成像.进而，提出了把光电子流调制为脉冲序列的脉冲连续摄影原理：像素从清空状态开始积累电荷，达到额定阈值时产生一个脉冲作为积满标志并自动复位重新开始累积，如此重复.一个脉冲积满所经历的时间称为它的脉宽，与这个时段的光强成反比，据此可以估计这一时段的光强.脉冲按照自然时序排列而成的脉冲序列就是对光电子流过程的数字化表达.各像素产生的脉冲流按照像素空间分布排列而成的脉冲流阵列称为视象，蕴含了光过程丰富的时空信息，从中可以生成任意时刻的图像，实现超高速、高动态、无模糊连续成像，解决了定时曝光成像的“两难困境”.脉冲连续摄影原理的唯一参数是累积阈值Q，对应积满一个脉冲所需光子/电子数，唯一变量是脉冲累积时长τ，是最容易准确测量的物理量，并可以利用自然时序简练表达.任意时刻的光强为Q/τ，由所处脉冲的宽度τ决定，τ的取值范围是（0，∞），因此理论上可以表达任意强度的光，动态范围无穷大.实际物理实现中，强光表达的极限取决于电路最短读出时间，暗光表达极限就是暗电流强度，它累积为一个脉冲的时长τ?，τ/?τ?即相机的动态范围，采用常规光电器件和电路就能实现160 dB甚至180 dB超高动态成像.在要求成像时间灵敏度小于τ?时，可通过对累积电压亚阈值量化，实现超高动态成像.光子流和光电子流是符合泊松分布的离散随机过程，往往是一个“分段线性”过程光强瞬时突变，突变之间光强稳定.提出了实现脉冲流最简无损压缩的首脉冲编码方法：只在光强变化时输出首脉冲发放时刻及其脉宽，之后不输出脉冲就表示重复.采用首脉冲序列编码，可在几乎不增加输出数据量条件下，大幅提高时间计量精度，显著提升系统的动态范围和时间灵敏度.采用成熟CMOS光电器件和标准工艺，研制了两款脉冲连续摄影芯片和脉冲相机，空间分辨率分别为10万像素和100万像素，采用4万赫兹同步脉冲输出，即最短脉宽25μs.实拍试验验证了脉冲连续摄影原理的可实现性和超高速高动态无模糊成像性能.脉冲连续摄影视象蕴含了光子流的时空信息，替代图像和视频，将从根本上重塑计算机视觉和视觉信息处理技术和产业.创立了脉冲视觉开源算法体系SpikeCV，用较低计算复杂度实现了速度比人眼快千倍的超高速目标检测跟踪识别系统.作为脉冲连续摄影的对称过程，脉冲连续显示把超高速脉冲流调制为极高速光子流，能够实现类似自然光的高速变化，解决了传统显示系统因为低帧率带来的运动模糊和视觉疲劳眩晕等问题.连续摄影和连续显示相结合，可实现近似玻璃的单向透明显示和超高速无介质光通信.

关键词：光电传感器脉冲序列调制连续摄影高动态成像超高速成像相机视象

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连续摄影在早期食管癌诊断中的应用

华北煤炭医学院学报 2011年第2期13卷 200-201页

作者：许健赵万家周甦江苏省高邮市中医医院放射科江苏高邮225600

食管癌是原发于食管黏膜上皮的恶性肿瘤,以局部侵犯为主,是最常见的消化道恶性肿瘤之一,仅次于胃癌,占各部位癌死亡的第二位[1]。尽管食管癌诊断以内窥镜及病理诊断为主,但钡餐检查对相当一部分患者不失为首项选择检查方法,年老体弱者... 详细信息

食管癌是原发于食管黏膜上皮的恶性肿瘤,以局部侵犯为主,是最常见的消化道恶性肿瘤之一,仅次于胃癌,占各部位癌死亡的第二位[1]。尽管食管癌诊断以内窥镜及病理诊断为主,但钡餐检查对相当一部分患者不失为首项选择检查方法,年老体弱者及心肺功能不全者不能耐受内窥镜检查的,X线钡餐造影检查仍然是目前常用的简便诊断方法之一。

关键词：早期食管癌连续摄影钡餐造影

99mTcO4~-脑γ—闪烁照像诊断脑瘤(摘要)(51例证实病例的分析和21例动态连续摄影的报告)

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山西医科大学学报 1980年第2期 65-67页

作者：范光灿山西医学院第一附属医院核医学科

本文总结我院1974年5月至1976年7月经手术及病理等证实的51例脑γ—闪烁照像的结果。γ—闪烁照像方法:先口服过氯酸钾200～300毫克,以封闭脉络丛和甲状腺,1小时后静脉注射(或口服)TcO~-5～10毫居里/2～20毫升,在0.5～1.0小时后常规颅... 详细信息

本文总结我院1974年5月至1976年7月经手术及病理等证实的51例脑γ—闪烁照像的结果。γ—闪烁照像方法:先口服过氯酸钾200～300毫克,以封闭脉络丛和甲状腺,1小时后静脉注射(或口服)TcO~-5～10毫居里/2～20毫升,在0.5～1.0小时后常规颅脑前后位,左侧位及右侧位γ—闪烁照像,必要时增加后前位,后角位或顶位照像,可疑病例及临床怀疑良性肿瘤而0.5～1.0小时照像阴性者,延迟至2～4小时再次

关键词：脑瘤连续摄影颅内肿瘤连环摄影 TcO4 脑血管造影星形细胞瘤胶质瘤

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用普通相机对动体连续摄影的尝试和研究

粮油加工与食品机械 1983年第8期 60-63页

在科学研究中,摄影已成为一种重要的方法,特别是涉及到研究运动物体特性的问题(例如子弹的飞行、炸药的爆炸、电火花的形成等)时,对动态过程的连续摄影更成了不可缺少的重要手段,它可用于记录和固定这些动态过程中关键瞬间的形态、变化... 详细信息

在科学研究中,摄影已成为一种重要的方法,特别是涉及到研究运动物体特性的问题(例如子弹的飞行、炸药的爆炸、电火花的形成等)时,对动态过程的连续摄影更成了不可缺少的重要手段,它可用于记录和固定这些动态过程中关键瞬间的形态、变化和发展,突破了时间和空间对人眼生理上的限制,扩展了人眼对动态过程的感受能力。容许对这些反映真实

关键词：动体连续摄影连环摄影动体摄影相机

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神经干细胞来源的神经元的诱导分裂

生理学报 2004年第2期56卷 130-136页

作者：林秋霞阙海萍吕双红刘少君军事医学科学院基础医学研究所北京100850

为探讨神经干细胞分化成熟的神经元是否能够分裂。实验取材于成年哺乳动物,将神经干细胞体外培养8d后,诱导分化为神经元,然后进一步诱导其分裂。采用连续摄影与NF-160免疫细胞化学方法检测神经元的分裂过程,同时运用PCNA+NF-160(或chat... 详细信息

为探讨神经干细胞分化成熟的神经元是否能够分裂。实验取材于成年哺乳动物,将神经干细胞体外培养8d后,诱导分化为神经元,然后进一步诱导其分裂。采用连续摄影与NF-160免疫细胞化学方法检测神经元的分裂过程,同时运用PCNA+NF-160(或chat、GABA、GAD)的免疫双标记证明分裂神经元是否为成熟神经元。将神经干细胞体外诱导分化培养8d,直至分化神经元外形成熟,进而加入EGF与bFGF诱导分裂。诱导分裂2d后,观察到有神经元样细胞分裂;同一区域内神经元样细胞的数量不断增加,表现为NF-160阳性。连续拍摄了神经元样细胞的分裂过程,分裂完成后的细胞同样表现为NF-160抗体反应阳性。PCNA+NF-160(或Chat、GABA、GAD)的免疫双标记结果显示,一些细胞的胞浆显示为棕色的同时细胞核显示为黑色。结果提示,在一定的条件下,先前所认为的终末分化神经元可以重新进入细胞周期,成熟神经元仍然可以进行分裂增硝和自我更新。

关键词：神经干细胞成熟神经元细胞分裂连续摄影免疫双标记

用争光霉素处理后,同步生长之小鼠L细胞死亡之连续显微摄影分析

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国外医学参考资料(肿瘤学分册) 1975年第1期 16-16页

作者：齐尔家

同步生长（synchronously growing）之小鼠L5细胞,经争光霉素处理后,在位相差显微镜下进行连续摄影。在细胞分裂周期之G1～S 移行期,以浓度为20微克/毫升或100微克/毫升之争光霉素处理60

关键词：争光霉素移行期同步生长细胞分裂连续摄影搏莱霉素连环摄影小家鼠小鼠

脑外伤会激发人的艺术创造力吗?——发明家埃德沃德·迈布里奇传奇

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自然杂志 2017年第6期39卷 457-462页

作者：林凤生上海大学期刊社<自然杂志>编辑部上海200444

2017年是动物运动摄影首创者、电影事业教父,法国摄影家埃德沃德·迈布里奇（Eadweard ***）诞生187周年。这位去世了100多年的摄影家又一次进入了人们的视线,原因有二：第一,他是历史上非常罕见的在科技发明和艺术创作两方面都作出过... 详细信息

2017年是动物运动摄影首创者、电影事业教父,法国摄影家埃德沃德·迈布里奇（Eadweard ***）诞生187周年。这位去世了100多年的摄影家又一次进入了人们的视线,原因有二：第一,他是历史上非常罕见的在科技发明和艺术创作两方面都作出过卓越贡献的大师,他设计的用多台照相机拍摄的奔马运动,不仅构思巧妙而且意义重大：证明了欧洲艺术长期积累起来的四种表现奔马的姿态,其中三种是错误的（只有公元前5世纪雅典艺术家画的奔马姿态与照片一致——参见鲁道夫·阿恩海姆《艺术与视知觉》）。

关键词：埃德沃德·迈布里奇动物实验镜眶额皮质受伤连续摄影未来派绘画

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截击秘笈

网球天地 2001年第2期 49-55页

作者：韩文志

网前技术乍一看似乎是很难的。然而，如果能够真正领会其动作要领，谁都能很容易地掌握它。网前技术随着球拍的不断改进也在一点一点地发生变化——那么就让我们来学习最新的技术吧！我们运用连续摄影照片来加深印象，只要能像图片这样... 详细信息

网前技术乍一看似乎是很难的。然而，如果能够真正领会其动作要领，谁都能很容易地掌握它。网前技术随着球拍的不断改进也在一点一点地发生变化——那么就让我们来学习最新的技术吧！我们运用连续摄影照片来加深印象，只要能像图片这样控制网前技术，就能使之成为强有力的武器?（共7页)

关键词：向侧面网球运动拍面基本姿势控制网击球力量连续摄影身体平衡动作要领基本要领

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首创瞳孔对焦相机在电教中的应用

丽水学院学报 1996年第5期21卷 34-35页

作者：陈年龙丽水卫生学校

我校电教组担负着全校各类照片、幻灯片的摄影、制作任务,如教学、科研、校史档案、宣教等方面的摄影。学校很重视这个工作,在原有一台美能达单反机基础上又为我们配备了一部佳能EOS5QD相机。下面就该机的主要特点及在电教中的一些应用... 详细信息

我校电教组担负着全校各类照片、幻灯片的摄影、制作任务,如教学、科研、校史档案、宣教等方面的摄影。学校很重视这个工作,在原有一台美能达单反机基础上又为我们配备了一部佳能EOS5QD相机。下面就该机的主要特点及在电教中的一些应用,谈谈我的体会。佳能EOS5QD相机是一部特别设计的高水准、多功能的自动对焦的目前最先进的单镜反光相机。

关键词：连续摄影对焦点快门速度电教瞳孔幻灯片光圈值手术野摄影者拍摄工作