Max Home IndustryИсследователи придумали быстрый, точный и дешевый способ измерения глубины резкости. Он также обещает портативные детекторы глубины, достаточно маленькие, чтобы поместиться в мобильный телефон.
С тех пор, как Kinect появился на рынке, нет никаких сомнений в полезности ввода глубины 3D.
Вы можете использовать его для отслеживания всего тела, ввода жестов, управления роботом, дополненной реальности, телеприсутствия и многого другого.
Единственная проблема заключается в том, что Kinect немного больше по размеру, и, хотя он использовался в мобильных роботах, идея подключения его к телефону исключена — но просто подумайте об использовании телефона с 3D-оборудованием!
Традиционный способ получения 3D-данных — использовать лидар или времяпролетные системы. Это в основном работает как радар в том смысле, что он отражает свет от поверхностей и измеряет время прохождения туда и обратно, чтобы определить, как далеко до поверхности. Это работает и является точным, но медленным и дорогим. Это медленно, потому что лазер, используемый для генерации синхронизированного светового импульса, должен сканировать всю сцену. Kinect, кстати, работает не так — он использует другой принцип, называемый структурированным светом. Вы можете ускорить работу сканера LIDAR, используя несколько источников и датчиков — по одному на пиксель — и таким образом избежать необходимости сканировать, но это дорого и медленно.
Теперь исследователи из Массачусетского технологического института думают, что у них есть новый способ измерения глубины резкости, быстрый, точный, дешевый и очень маленький. CoDAC (Compressive Depth Acquisition Camera) — это система измерения расстояния во время полета, но она использует один источник света и детектор, и ей не нужно сканировать сцену. Это звучит волшебно, и во многих смыслах это так.
«Сжатая» часть заголовка относится к обычно наблюдаемому факту, что карта глубины намного более избыточна, чем фотография отражающей способности той же сцены. Это означает, что он содержит меньше информации и может быть сжат больше, чем фотография. Другой способ выразить это — сказать, что даже если вы наносите много пикселей на карту глубины, не так много разрывов по глубине, и большое количество пикселей имеют практически одинаковую глубину.
В системе CoDAC используется единственный источник света, но он проходит через пространственный модулятор света, который эффективно проецирует на сцену случайный массив лучей. Весь свет, возвращаемый в камеру, фокусируется на одном датчике. Вы не можете извлечь расстояния из этих данных, которые содержат обратные сигналы из всех мест, которые освещает луч, потому что время возврата не определяет, к какому лучу они относятся.
Однако, если вы повторите процесс с другой случайной маской, вы можете обработать накопленные данные, чтобы определить глубину каждого пикселя. Это немного похоже на компьютерную томографию, где набор теней, снятых под разными углами, может быть обработан для извлечения внутренней структуры объекта, отбрасывающего тени. Расшифровать данные глубины из нескольких случайных выборок непросто, если вы не сделаете упрощающее предположение. В этом случае вы должны предположить, что сцена состоит из плоских поверхностей и соседние пиксели изменяются по глубине линейным образом. Исходя из этого предположения, вы можете решить проблему и вычислить глубину резкости.
Вы можете увидеть, как все это работает, на видео, но ближе к концу все становится немного сложнее.
На данный момент CoDAC находится только на этапе проверки концепции и реализован только с разрешением 64×64. Даже в этом случае разрешение было менее 1 см (около 2 мм), несмотря на то, что время импульса лазерного диода было настолько длинным, что он мог достичь точности не более 21 см. Исследователи также обнаружили, что количество необходимых случайных шаблонов составляло около 5% от количества пикселей — из-за избыточности информации.
Это действительно урок того, что можно сделать с правильным алгоритмом!
Пройдет немного времени, прежде чем будет доступна коммерческая система — в настоящее время команда Массачусетского технологического института работает над распространением этого метода на изогнутые поверхности, — но Intel уже инвестировала 100 000 долларов в рамках своей программы инновационных стипендий.
Наличие портативных детекторов глубины, достаточно маленьких, чтобы поместиться в мобильном телефоне, действительно открыло бы целый новый мир приложений.
Информация
http://www.rle.mit.edu/stir/
Страница проекта камеры с сжатием глубины (CoDAC)
Документ (pdf): Использование разреженности при обнаружении диапазона времени пролета с помощью одного датчика с временным разрешением
Комментарии
Оставьте комментарий или просмотрите существующие комментарии с помощью Disqus