?a 系统图显示了通过旋转多边形镜子对DMD显示的聚集图案进行光束扫描。白色箭头表示多边形镜子旋转和照明扫描的方向。CL，聚光镜；DMD，数字微镜装置；L1-L6，透镜；M1-M3，镜子；PD，光电二极管。b 特写一个适合在41×43像素帧大小下成像的序列中的聚合图案示例。红框：一个有代表性的编码模式。红色箭头：扫描方向。资料来源：《自然通讯》（2022）。DOI: 10.1038/s41467-022-35585-8

在(INRS)能源材料电信研究中心的实验室里，梁金阳教授和他的同事们正在开发一种新的超高速单像素相机。

这种新设备被称为通过扫频聚合模式加速的单像素成像（SPI-ASAP），能够利用光调制以每秒12,000帧的速度传输视频，使其具有极大的灵活性。这项工作发表在《自然-通讯》杂志上，代表了超高速单像素成像的一个突破。

"专门研究超高速成像和生物光子学的研究员、该研究的通讯作者梁博士说："这种新相机是一个创新的原型，对魁北克和加拿大其他地区的光子学产业有潜在的好处。

一项强大的技术

几年来，梁金阳教授一直专注于研究新型光学成像设备中的激光调制技术。单像素成像（SPI）已经成为一种强大的技术，使用光调制和单点检测器而不是二维传感器。然而，大多数SPI系统受限于只使用数字微镜设备（DMD），这意味着单像素相机记录图像的速度只有几十赫兹。

其他方法使用快速移动的物理编码掩码进行光调制。虽然速度快，但这些掩模也固定了分辨率，使这类系统不能灵活地适应不同的实验参数。

与这些方法相反，INRS的科学家们开发的新相机将一个数字微镜装置与激光扫描结合起来，用于快速和可重新配置的图案投影。这使得该系统可以在不同的空间分辨率，以及不同的成像速度和模式下运行。因此，它能够以每秒100帧（fps）的速度传输实时视频，并能在离线时达到12,000帧。

"论文的第一作者、INRS的博士生Patrick Kilcullen说："以100帧/秒的速度实时成像的能力超越了现有的技术，为许多需要现场分析和在线反馈的工业应用提供了启示。

广泛的应用

另一个特点是，该系统非常通用，可以很容易地适用于许多配置。

在科学上，该设备可以有广泛的应用，特别是在非可见光的光谱上，因为没有合适的相机。非常高速的成像允许捕捉瞬时事件，如燃烧现象的分析、有害气体的检测和半导体材料的表征。

由博士生Patrick Kilcullen和教授Tsuneyuki Ozaki和Jinyang Liang组成的团队已经为该技术申请了专利，目前正在寻求合作以使其商业化。

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