Bewegte Motive in Stillleben-Qualität festhalten

Forscher des Advanced Quantum Architecture Laboratory der EPFL und des Wision Laboratory der University of Wisconsin-Madison haben eine Technik entwickelt, mit der sich kristallklare Bilder von bewegten Objekten erzeugen lassen. Das Team wird seine Arbeit an der prestigeträchtigen Konferenz SIGGRAPH 2020 im August vorstellen.

Valérie Geneux 18.06.2020

Im Jahr 2019 nahm Edoardo Charbon, Professor an der School of Engineering (STI) der EPFL, an einem Workshop in Kanada teil. Dort traf er Mohit Gupta, einen Professor an der University of Wisconsin-Madison. «Mohit ist ein Experte auf dem Gebiet der computergestützten Fotografie», sagt Charbon. «Er fragte, ob er unsere SwissSPAD-Kamera für ein Experiment ausleihen könne. Damit fing alles an.»

Ein neuer Ansatz

Gupta wollte sehen, ob er ein bewegtes Motiv in Stillleben-Qualität fotografieren kann. Das SwissSPAD-Bildgerät war genau das Gerät, das er für sein Experiment brauchte. Die Kamera, die zweidimensionale Binärbilder mit einer Auflösung von 512 x 512 Pixeln erzeugt, ist in der Lage, einzelne Photonen – die kleinste messbare Lichteinheit – einzufangen. Für Charbon war dies ein neuartiger Ansatz. «Ich hätte nicht gedacht, dass unsere Kamera dem, was Gupta vorschlug, gewachsen wäre», sagt er. «Aber die Wissenschaft bewies das Gegenteil.»

Tiefe und Farbe hinzufügen

Dank der hohen Pixelauflösung und der ultraschnellen Bildfrequenz der Kamera konnten die Wissenschaftler ein Standbild ihres sich bewegenden Objekts erstellen. «SwissSPAD erfasst 100 000 Binärbilder – mit oder ohne Detektion von Photonen – pro Sekunde», erklärt Charbon. «Wir können einen Algorithmus verwenden, um Abweichungen zu korrigieren.» Mit dieser Technik konnten sie ein hochauflösendes Bild des bewegten Fotoobjekts erstellen. «Wir nahmen Tausende von Fotos auf und kombinierten sie zu einem einzigen Bild.»

Die nächste Herausforderung für das Team besteht darin, das Experiment mit der MegaX-Kamera zu wiederholen. «Die MegaX ähnelt in vielerlei Hinsicht der SwissSPAD; sie ist auch eine Kamera mit Tiefenmessung die 3D-Bilder erzeugen kann», sagt Charbon, der zusätzlich plant, demnächst Farbe auf Pixelebene einzuführen.

Im August dieses Jahres werden die Wissenschaftler ihre Ergebnisse auf der SIGGRAPH, einer hoch angesehenen Jahreskonferenz über Computergrafik, vorstellen. Aus einem Feld von über 160 Einreichungen wurde ihre Forschung als einer der sechs Höhepunkte des Technical-Papers-Programms ausgewählt.