MIT全新“偏振3D”把掃描儀精度提高1000倍

隨著3D打印的不斷普及，3D掃描正在變得越來越重要。目前的3D掃描存在著許多缺陷，要么掃描質(zhì)量不高，要么價(jià)格昂貴。不過，這種狀況也許很快就會(huì)得到改變，因?yàn)槁槭±砉�學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室（MITML）的研究者們已經(jīng)開發(fā)出了一種全新的偏振技術(shù) — “偏振3D”，不僅可將現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)商用3D掃描儀分辨率提高驚人的1000倍，而且比許多高精度的工業(yè)級(jí)激光掃描儀更加經(jīng)濟(jì)。

應(yīng)該說，當(dāng)前市場(chǎng)上先進(jìn)且優(yōu)質(zhì)的3D掃描儀還是不少的。它們能夠捕捉到物體的表面紋理、顏色，以及光的吸收和反射。不過MIT此次的新技術(shù)卻更加強(qiáng)大：不僅掃描質(zhì)量高出千倍，而且價(jià)格不高。

這種3D成像上的突破是研究者利用舊的偏振技術(shù)和微軟的體感周邊外設(shè)Kinect創(chuàng)造出來的。偏振是一種物理現(xiàn)象，偏光太陽鏡和大部分的3D電影都是應(yīng)用它的原理制成的。本質(zhì)上，它會(huì)影響光照射到物體上反射的方式。

“現(xiàn)在，攝影師都會(huì)在2D照相機(jī)上使用偏振濾波器來創(chuàng)建美麗的照片，而‘偏振3D’則可將其進(jìn)一步拓展，應(yīng)用到3D照相機(jī)上，將現(xiàn)有的毫米級(jí)商用深度傳感器的分辨率提高3個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到微米級(jí)�！盡ITML的研究者表示。

據(jù)中國(guó)3D打印專業(yè)媒體平臺(tái)南極熊了解，這種“偏振3D”的開發(fā)過程是這樣的：首先，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一種新的算法，可以利用光的偏振精確測(cè)算出物體反射光的方向和位置。之后，他們將一臺(tái)微軟Kinect掃描儀和一片普通的偏振照相透鏡放到了照相機(jī)前面，在每次實(shí)驗(yàn)中都利用3臺(tái)分離過濾器拍攝3張物體的照片，然后用新的算法來比較所得圖像的光強(qiáng)度。在數(shù)次實(shí)驗(yàn)之后，他們得到了希望的結(jié)果：Kinect的分辨率從原先的厘米級(jí)提高到了微米級(jí)，足足提升了1000倍之多。你可以從下面的對(duì)比圖片中明顯看出效果：

雖然分辨率提高了，但如果不能將成本降低，還是不能打造出消費(fèi)級(jí)的高端3D掃描儀。所以，為了真正測(cè)試自己的技術(shù)，研究者們又使用更昂貴的工業(yè)級(jí)激光掃描儀進(jìn)行了同樣的測(cè)試。結(jié)果再次證明，“偏振3D”可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。

“現(xiàn)在，我們就可以將3D相機(jī)小型化以適應(yīng)手機(jī)的尺寸了，”參與開發(fā)“偏振3D”技術(shù)的MIT研究生Achuta Kadambi表示， “雖然它們需要與3D傳感器結(jié)合，造成較粗糙的幾何復(fù)原。這是偏振的自然應(yīng)用，因?yàn)槟闳耘f可以使用低質(zhì)量的傳感器，然后加上偏振濾波器，從而得到比激光掃描儀更好的效果�！�

目前，有關(guān)“偏振3D”研究的全部細(xì)節(jié)已經(jīng)被寫成了論文，如果你對(duì)它感興趣，不妨點(diǎn)擊這里瀏覽一下，當(dāng)然前提是你的英文和物理水平足夠。

除了可用于制造經(jīng)濟(jì)而且高精度的3D掃描儀，這種“偏振3D”技術(shù)還能被用于開發(fā)自動(dòng)駕駛汽車，因?yàn)檫@類車輛目前還不能很好地應(yīng)對(duì)雨、雪、霧等相對(duì)惡劣的天氣狀況。在測(cè)試中，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)能夠在上述氣象條件下從光的干涉波中獲得有用的信息，從而處理光的分散了�！霸诳煽貤l件下減少光的散射只是很小的進(jìn)步，”Kadambi表示，“不過這總算是一個(gè)好的開始。”


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