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美科學家為機器人視覺開發4D相機
2017-07-24 16:14:04 來源: 新華社
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  新華社舊金山7月23日電(記者馬丹)美國研究人員運用光場、演算法等技術研制出第一臺機器人專用相機。這臺單鏡頭照相機能生成4D圖像,也能捕捉近140度的資訊。研究人員認為它的性能優于目前為機器人視覺提供的成像係統,也適用于虛擬現實、增強現實技術。

  機器人領域包括無人汽車、無人機等,它們在四處活動時需要收集不同視角的資訊,以便理解周圍環境的特點,比如不同物體的運動和材料構成。由美國斯坦福大學和加利福尼亞大學聖迭戈分校研究人員專為機器人研制的這種4D相機可以在一幅圖像中採集到很多這類資訊。

  4D相機之所以能捕捉到比普通相機拍攝的2D圖像更多的資訊,是由于採用了光場照相技術。光場技術最早在1996年由斯坦福大學科學家提出,這種技術在像傳統2D相機拍攝圖像的同時,還記錄打在鏡頭上的光線的方向和距離,由此産生4D圖像。

  光場相機的一個特點是,由于圖像包含了光線的位置和方向等資訊,用戶可以先拍照,然後重新對焦。機器人可以利用這個功能透過雨和其他可能模糊視線的物體看清環境。

  由于採用了特殊設計的球面鏡頭,4D相機具備超寬視場,能覆蓋環繞相機近三分之一圓周的場景。在把球面圖像轉換為平面圖像方面,研究人員把光學技術與先進的信號處理和演算法技術結合起來,制定數位解決方案,克服傳統轉換方法比較煩瑣、容易出現誤差的缺點。

  研究人員下一步準備研發緊湊型的機器人專用4D相機。他們認為,小巧輕便以及寬視場、詳細的景深資訊,這些都是機器人、無人駕駛汽車、可穿戴設備以及增強現實、虛擬現實所需成像係統的理想特點。

  4D相機能拍出高品質特寫圖像,特別適用于機器人在狹小空間穿行、無人機著陸以及無人駕駛汽車行駛。如果增強現實或虛擬現實係統搭載這種4D相機,詳細的景深資訊有助于無縫呈現現實場景,支援現實場景與虛擬場景的更好融合。

  參與研發的斯坦福大學電機學助理教授戈登·韋茨施泰因説,這種相機可以使不同類型的人工智慧技術理解周圍物體有多遠、是否在移動、由什麼物質構成。

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【糾錯】 責任編輯: 郭潔宇
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