一類新的仿生3D相機系統(tǒng)

日前，來自美國加州大學洛杉磯分校的生物工程師開發(fā)出了一類新的仿生3D相機系統(tǒng)，可以模仿蒼蠅的多視圖視覺和蝙蝠的自然聲吶感應，從而產生具有非凡深度范圍的多維成像，還可以掃描盲點。在計算圖像處理支持下，該相機可破譯隱藏在角落或其他物品后面的物體的大小和形狀。 這一技術能集成到自動駕駛汽車或醫(yī)學成像工具中，其傳感能力遠遠超出當今最先進水平。這項研究成果發(fā)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(huán)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(fā)現的這兩種自然現象的啟發(fā)，加州大學洛杉磯分校研究團隊設計出一種高性能3D相機系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有先進的功能，既能利用這些優(yōu)勢，又能克服自然界的缺點。

研究人員開發(fā)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傳感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），使相機系統(tǒng)能以擴展的深度范圍“看到”物體周圍。在實驗中，研究人員證明該系統(tǒng)可“看到”傳統(tǒng)3D相機無法發(fā)現的隱藏物體。 研究人員還使用了LiDAR（光檢測和測距）技術，其中激光掃描周圍環(huán)境以創(chuàng)建該區(qū)域的3D地圖。沒有CLIP的傳統(tǒng)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，然后在高分辨率3D成像中重建組合場景。研究人員展示了相機系統(tǒng)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。

以不同視角呈現字母“X”的重構3D圖像

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。結合激光雷達，該系統(tǒng)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。

審核編輯 ：李倩