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全新AI相機(jī)通過光子時(shí)間差構(gòu)建3D圖像，單像素成像、每秒達(dá)1000幀

2020-08-19 09:35

學(xué)術(shù)頭條

關(guān)注

想象一下這樣的場景，對動(dòng)物大聲喊叫，然后就能從回音中分辨出它是狗還是馬。也許你會以為這樣的事情離我們很遙遠(yuǎn)，但是一個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成了這種攝影效果。

近期發(fā)表在 Optica 期刊上的一篇新論文中，英國、意大利和荷蘭的研究人員描述了一種全新的制作動(dòng)畫 3D 圖像的方法：通過捕捉光子的時(shí)間信息，而不是其空間坐標(biāo)。

研究人員通過調(diào)整光線反射到一個(gè)探測器上的時(shí)間，來提取出一個(gè)場景的三維圖像，這項(xiàng)被稱為時(shí)間成像的新技術(shù)展示了一種機(jī)器學(xué)習(xí)的重要用途。

時(shí)間成像系統(tǒng)比普通成像具有一定的優(yōu)勢。例如，新系統(tǒng)取像會非常快，可能以每秒 1000 幀的速度工作；而且這種粗略而快速的 3D 成像可能具有多種應(yīng)用，如用作自動(dòng)駕駛汽車的攝像頭，以提高尋路的準(zhǔn)確性和應(yīng)急速度，以及用于移動(dòng)設(shè)備和健康監(jiān)視器發(fā)展 360° 感知能力；最重要的是，這種收集時(shí)間數(shù)據(jù)的單點(diǎn)探測器體積小、重量輕且價(jià)格便宜。

單像素成像

照片和視頻通常是通過使用數(shù)字傳感器捕獲光子（光的組成部分）來制作的，即環(huán)境光會反射物體，鏡頭將它聚焦在由微小的光敏元件或像素組成的屏幕上。圖像是由反射光產(chǎn)生的亮斑和暗斑形成的圖案。

以最普通的數(shù)碼相機(jī)為例，它由數(shù)百像素組成，這些像素通過檢測光在每個(gè)空間點(diǎn)的強(qiáng)度和顏色來形成圖像。

同時(shí)，可以通過在物體周圍放置若干個(gè)攝像機(jī)，并從多個(gè)角度對物體進(jìn)行拍攝，或者利用光子流掃描物體，并在三維中重建它來生成 3D 圖像。但無論使用何種方式，圖像都是通過收集場景的空間信息來構(gòu)建的。