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2022 08/ 16 21:59:13
來源:科技日報

生物工程師造出倣生超級三維相機

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        美國加州大學洛杉磯分校的生物工程師開發了一類新的倣生3D相機係統,可模倣蒼蠅的多視圖視覺和蝙蝠的自然聲吶感應,從而産生具有非凡深度范圍的多維成像,還可以掃描盲點。在計算圖像處理支援下,該相機可破譯隱藏在角落或其他物品後面的物體的大小和形狀。這一技術能整合到自動駕駛汽車或醫學成像工具中,其傳感能力遠遠超出當今最先進水準。這項研究發表在《自然·通訊》上。

        蝙蝠可通過回聲定位或聲吶的形式將周圍環境的畫面形象化;昆蟲的復眼則由數百到數萬個單獨的視覺單元組成,使其從多條視線看到同一事物成為可能。受到在蒼蠅和蝙蝠中發現的這兩種自然現象的啟發,加州大學洛杉磯分校研究團隊設計出一種高性能3D相機係統,該係統具有先進的功能,既能利用這些優勢,又能克服自然界的缺點。

        研究人員開發了一種全新的計算成像框架,首次通過簡單的光學器件和少量感測器獲得寬而深的全景視圖。該框架被稱為“緊湊型光場攝影”(CLIP),使相機係統能以擴展的深度范圍“看到”物體周圍。在實驗中,研究人員證明該係統可“看到”傳統3D相機無法發現的隱藏物體。

        研究人員還使用了LiDAR(光檢測和測距)技術,其中鐳射掃描周圍環境以創建該區域的3D地圖。沒有CLIP的傳統LiDAR能拍攝場景的高分辨率快照,但會像人眼一樣錯過隱藏的物體。

        該陣列使用7個帶CLIP的LiDAR攝像頭,拍攝場景的低分辨率圖像,處理單個攝像頭看到的內容,然後在高分辨率3D成像中重建組合場景。研究人員展示了相機係統可對具有多個對象的復雜3D場景進行成像,這些對象都設置在不同的距離處。

        研究人員稱,CLIP幫助相機陣列以類似的方式理解隱藏的內容。結合鐳射雷達,該係統能夠實現蝙蝠回聲定位效果,因此可通過光線反射回攝像頭所需的時間來感知隱藏的物體。

        總編輯圈點

        蝙蝠有功能完備強大的回聲定位係統,甚至能幫它分辨障礙物是昆蟲還是樹枝;而蒼蠅的眼睛包括數千只小眼,幫它們眼觀六路,獲得全景視覺。這兩套係統的精密與高效,也給了人類許多啟發。這一次,科研人員將二者結合,開發出超級3D相機——不僅視野廣闊,還能讓人看到隱藏物體。而且,只需簡單光學器件和少量感測器就可以做到。它也相當于一套先進的3D掃描係統,若整合到自動駕駛汽車和醫學成像工具中,更能為兩者的技術進步貢獻不少力量。

        (記者 張夢然)

 

【糾錯】 【責任編輯:劉暢 】
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