В МТИ разработана 3D-камера для мобильных аппаратов
Современные математические методы дают возможность упростить расчеты, необходимые для съемки 3D-изображений высокого качества настолько, что стоимость иэнергоэффективность таких систем позволит устанавливать ихвпортативные устройства.
Группа ученых Исследовательской лаборатории электроники (Research Lab ofElectronics) под руководством профессора электроинженерии Вивека Гойяла (Vivek Goyal) предложила устройство, которое позволяет получать трехмерные изображения при любом освещении идает более точную пространственную информацию, чем весьма популярная Microsoft Kinect.
Для измерения расстояния дообъекта вглубине изображения разработка МТИ использует пульсирующий инфракрасный лазер. Стандартные системы также применяют лазеры для создания глубинной карты. Так, LIDAR испускает импульсы иизмеряет время доихвозвращения. При этом для каждого пикселя финальной картинки необходим отдельный импульс лазера, ктомуже для непрерывного перенаправления луча требуется механическое устройство. Другой метод одномоментно освещает весь кадр импульсами лазера идля регистрации возвращенного света использует набор сенсоров. Эти сенсоры могут идентифицировать малые группы фотонов, ипотому довольно дорогие.
Предложенная учеными МТИ система использует только один детектор света, однопиксельную камеру, но, благодаря специальным математическим методам, может эмулировать работу дорогой камеры. Во-первых, испускаемый свет пропускается через последовательность случайно генерируемых шаблонов светлых итемных квадратов (своего рода шахматная доска сослучайным расположением клеток) этого достаточно, чтобы алгоритм смог реконструировать двумерное изображение поинтенсивности светового луча, измеренного для одного пикселя. Экспериментальным путем было установлено, что для адекватного воспроизведения картинки достаточно числа лазерных импульсов (пропущенных через случайные решетки) равного5% отколичества пикселей вфинальном изображении.
На карте глубины объекта ближние области обозначены более светлыми тонами, дальние темнее
Для формирования трехмерной глубинной карты исследователи использовали параметрическую обработку сигналов. При этом использовалось одно существенное предположение отом, что все поверхности вкадре (независимо оториентации поотношению ккамере) плоскости. Безусловно, это невполне верно, номатематическая обработка сигнала, отраженного отплоской поверхности, значительно проще. Впрочем, алгоритм позволяет получить достаточно точную карту глубины при минимуме визуальной информации.
Кроме того, новый алгоритм позволил отказаться отгромоздкого оборудования: вэкспериментах использовались дешевый фотодетектор иобычный конвертер аналогового сигнала вцифровой эти компоненты, как правило, имеются вобычных мобильных телефонах. Алгоритм также достаточно прост для того, чтобы работать наобычном процессоре мобильного телефона. При этом система может различить объекты, отстоящие друг отдруга вглубину на2мм.
Как отмечают разработчики, ими предложен принципиально новые метод получения информации овзаимном пространственном расположении предметов, что открывает новые перспективы для приложений, использующих 3D-съемку, например систем взаимодействия человека икомпьютера, средств коммуникаций сэффектом присутствия, пр.