Главная / Камера ощущения глубины собирает 3D-информацию как при ярком солнечном свете, так и в темноте
30.10.2015 |
|
 Камеры, ощущающие глубину, такие как контроллер Kinect от Microsoft для видеоигр, стали широко использоваться в 3D датчиках. Теперь новая технология визуализации, изобретенная Университетом Карнеги-Меллона и Университетом Торонто, решает крупный недостаток этих камер: неспособность работать при ярком свете, особенно солнечном свете.
Ключ заключается в сборе только тех кусочков света, в которых камера на самом деле нуждается. Исследователи создали математическую модель, которая поможет запрограммировать эти устройства таким образом, чтобы камера и ее источник света эффективно работали вместе, устраняя посторонний свет, или «шум», который в противном случае приглушает сигналы, необходимые для обнаружения контуров сцены.
У исследователей есть способ выбора световых лучей, которые они хотят захватывать. Им не нужны новые алгоритмы обработки изображений, и они не нуждаются в дополнительной обработке для уменьшения шума, потому что они не собирают шум. Все это делается с помощью датчика.
Один прототип на основе этой модели синхронизирует лезерный проектор с обычной камерой прокатки затвора - типом камеры, используемом в большинстве смартфонов - так, чтобы камера обнаруживала свет только с точки, освещаемой лазером по мере того, как он сканирует по сцене.
Это не только делает возможным работу камеры при исключительно ярком свете или на фоне высокой отраженного или рассеянного света, но также позволит захватить форму лампочки, которая была включена, и видеть сквозь дым - и при этом делает ее чрезвычайно энергетически эффективной. Это сочетание функций может сделать технологию визуализации, подходящей для многих приложений, в том числе медицинской визуализации, проверки блестящих деталей и зондирования для роботов, используемых для изучения Луны и планет. Она также может быть легко включена в смартфоны.
Камеры глубины работают посредством проецирования рисунка точек или линий по сцене. В зависимости от того, как эти образцы деформируются, или сколько времени потребуется свету, чтобы отразиться обратно в камеру, можно рассчитать 3D контуры сцены.
Проблема заключается в том, что эти устройства используют компактные проекторы, которые работают на малой мощности, так что их слабые структуры вымываются и обнаруживаются, когда камера фиксирует окружающий свет со сцены. Но когда проектор сканирует лазер по сцене, места, освещаемые лазерным лучом, становятся ярче.
Даже если не посылать огромное количество фотонов на коротких временных масштабах, посылается намного больше энергии к тому месту, чем энергия, направленная от солнца. Хитрость заключается в том, чтобы иметь возможность записать только свет от этого места, которое освещается, а не пытаться выбрать место со всей светлой сцены.
В прототипе с помощью камеры с затвором, это достигается путем синхронизации проектора таким образом, чтобы, когда лазер сканирование конкретную плоскость, камера принимает свет только из этой плоскости. В качестве альтернативы, если используется другое оборудование камеры, математическое структура, разработанная исследователями, может вычислить энергоэффективные коды, которые оптимизируют количество энергии, достигающей камеры.
В дополнение к возможности использовать подобные Kinect устройства, чтобы играть в видеоигры на открытом воздухе, новый подход может быть также использован для медицинской визуализации, такой как структура кожи, которая в противном случае была бы не видна, когда свет рассеивается при попадании на кожу. Кроме того, система может видеть сквозь дым, несмотря на рассеяние света, что, как правило, делает ее непроницаемым для камер. Производители могут также использовать систему для поиска аномалий в блестящих или зеркальных компонентах.
Система предлагает ряд преимуществ для внеземных роботов. Поскольку камера глубины активно освещает сцены, она пригодны для использования в темноте, например, внутри кратеров. В полярных регионах Луны, где солнце всегда светит под небольшим углом, система видения, которая способна устранить блики, является важной.
Камеры глубины, которые могут работать на открытом воздухе, могут стать полезными в автомобильных приложениях, таких, как поддержание расстояние между автономными автомобилями, которые следуют друг с другом на короткие промежутки времени.
|
|
