计算机辅助单像素相机创造3D图像

英国 Glasgow 大学的科学家已经研发出了一种简化的创建三维(3-D)图像的方法。论文发表在最新一期的《科学》期刊上。论文第一作者 Baoqing Sun 和同事研发的单像素探测器能从不同角度观看被照明的场景,收集到反射光数据,将从不同角度产生的数据进行计算叠加,提供一幅 3D 物体的准确图像。

我们的视网膜可捕捉二维图像,但要捕捉一个3-D画面则需要做进一步的处理。尽管存在着可做到这一点的技术 —— 其中包括全息成像 —— 但它们的成本很高,且需要有诸如透镜和激光等昂贵的光学元件。此外,它们可能只适用于特定波段的波长,从而限制了它们的使用。

B. Sun 及其同事研发出了一种无需透镜便可重建它们的计算方法。他们所研发的系统利用单像素探测器去感应光,不同于目前数码相机成像传感器捕捉数百万的像素。研究人员称,探测器能“看到”可见光之外的频率,从 X 射线到太赫兹(THz)波。而且这种单像素探测器的成本仅需几磅,而现有的3D成像系统非常昂贵。

通过给一个3-D物体(此例中是一个人头)进行照明,并用被称作单像素探测器的微小光检测器从不同的角度观看被照明的场景,研究人员收集到了反射光数据。他们能用来自这些检测器的信号来为这些数据加权。将从不同角度产生的所有这些加权数据进行叠加可给人们提供一幅该实际3-D物体的准确画像。

由于这种新方法不需要镜片,因此它能够在那些现有光学元件不能操作的波长运作或因为代价过于昂贵而无法操作的情况下运作。尽管还有某些技术的困难要解决,但一则相关的《观点栏目》的作者展望,他们将很快能够仅用单像素进行实时3-D画面的记录。

via BBC

论文《3D Computational Imaging with Single-Pixel Detectors》接收于 2012年12月26日,接受于 2013年3月28日,发表在 Science 2013年5月17日。摘要:

Computational imaging enables retrieval of the spatial information of an object with the use of single-pixel detectors. By projecting a series of known random patterns and measuring the backscattered intensity, it is possible to reconstruct a two-dimensional (2D) image. We used several single-pixel detectors in different locations to capture the 3D form of an object. From each detector we derived a 2D image that appeared to be illuminated from a different direction, even though only a single digital projector was used for illumination. From the shading of the images, the surface gradients could be derived and the 3D object reconstructed. We compare our result to that obtained from a stereophotogrammetric system using multiple cameras. Our simplified approach to 3D imaging can readily be extended to nonvisible wavebands.

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本文发表于水景一页。永久链接:<http://cnzhx.net/photonics/news/3d-computational-imaging-with-single-pixel-detectors/>。转载请保留此信息及相应链接。

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