基于量子图像传感器的HDR成像：理论极限与最优重建
图像与视频处理
2020-12-04 v2 计算机视觉与模式识别
摘要
高动态范围(HDR)成像是现代摄影的最大成就之一。传统的HDR成像解决方案为CMOS图像传感器(CIS)设计并应用于其上。然而，当今主流的一微米CIS相机通常具有高读出噪声和低帧率。这些反过来限制了采集速度与质量，使相机在HDR模式下变慢。本文中，我们提出一种用于HDR成像的新计算摄影技术。认识到CIS的局限性，我们使用量子图像传感器(QIS)以时空分辨率换取位深。QIS是一种单光子图像传感器，其像素间距与CIS相当，但暗电流和读出噪声显著更低。我们通过在HDR成像背景下证明QIS可提供的动态范围基本极限以及与噪声和速度的权衡，给出了该传感器的完整理论刻画。此外，我们推导了单比特与多比特QIS的最优重建算法。我们的算法基于曝光包围的所有线性重建方案在理论上是最优的。实验结果基于合成与真实QIS数据，证实了理论与算法的有效性。
引用
@article{arxiv.2011.03614,
title = {HDR Imaging with Quanta Image Sensors: Theoretical Limits and Optimal Reconstruction},
author = {Abhiram Gnanasambandam and Stanley H. Chan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.03614},
year = {2020}
}