美科學(xué)家為機(jī)器人視覺開發(fā)4D相機(jī)_能生成4D圖像及捕捉近140度的信息

美國研究人員運(yùn)用光場、算法等技術(shù)研制出第一臺機(jī)器人專用相機(jī)。這臺單鏡頭照相機(jī)能生成4D圖像，也能捕捉近140度的信息。研究人員認(rèn)為它的性能優(yōu)于目前為機(jī)器人視覺提供的成像系統(tǒng)，也適用于虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)。機(jī)器人領(lǐng)域包括無人汽車、無人機(jī)等，它們在四處活動時需要收集不同視角的信息，以便理解周圍環(huán)境的特點(diǎn)，比如不同物體的運(yùn)動和材料構(gòu)成。

由美國斯坦福大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校研究人員專為機(jī)器人研制的這種4D相機(jī)可以在一幅圖像中采集到很多這類信息。

4D相機(jī)之所以能捕捉到比普通相機(jī)拍攝的2D圖像更多的信息，是由于采用了光場照相技術(shù)。光場技術(shù)最早在1996年由斯坦福大學(xué)科學(xué)家提出，這種技術(shù)在像傳統(tǒng)2D相機(jī)拍攝圖像的同時，還記錄打在鏡頭上的光線的方向和距離，由此產(chǎn)生4D圖像。

光場相機(jī)的一個特點(diǎn)是，由于圖像包含了光線的位置和方向等信息，用戶可以先拍照，然后重新對焦。機(jī)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(huán)境。

由于采用了特殊設(shè)計的球面鏡頭，4D相機(jī)具備超寬視場，能覆蓋環(huán)繞相機(jī)近三分之一圓周的場景。在把球面圖像轉(zhuǎn)換為平面圖像方面，研究人員把光學(xué)技術(shù)與先進(jìn)的信號處理和算法技術(shù)結(jié)合起來，制定數(shù)碼解決方案，克服傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換方法比較煩瑣、容易出現(xiàn)誤差的缺點(diǎn)。

研究人員下一步準(zhǔn)備研發(fā)緊湊型的機(jī)器人專用4D相機(jī)。他們認(rèn)為，小巧輕便以及寬視場、詳細(xì)的景深信息，這些都是機(jī)器人、無人駕駛汽車、可穿戴設(shè)備以及增強(qiáng)現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實所需成像系統(tǒng)的理想特點(diǎn)。

4D相機(jī)能拍出高質(zhì)量特寫圖像，特別適用于機(jī)器人在狹小空間穿行、無人機(jī)著陸以及無人駕駛汽車行駛。如果增強(qiáng)現(xiàn)實或虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)搭載這種4D相機(jī)，詳細(xì)的景深信息有助于無縫呈現(xiàn)現(xiàn)實場景，支持現(xiàn)實場景與虛擬場景的更好融合。

參與研發(fā)的斯坦福大學(xué)電機(jī)學(xué)助理教授戈登·韋茨施泰因說，這種相機(jī)可以使不同類型的人工智能技術(shù)理解周圍物體有多遠(yuǎn)、是否在移動、由什么物質(zhì)構(gòu)成。