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3D掃描儀

科學(xué)家開發(fā)出新算法可將普通相機(jī)變成3D掃描儀

星之球激光 來源:天工社2015-12-24 我要評(píng)論(0 )   

近日,美國(guó)布朗大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種3D掃描算法,該算法能夠使您的智能手機(jī)甚至 包括數(shù)碼相機(jī)獲得高品質(zhì)的3D掃描能力。這一


近日,美國(guó)布朗大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種3D掃描算法,該算法能夠使您的智能手機(jī)甚至 包括數(shù)碼相機(jī)獲得高品質(zhì)的3D掃描能力。

這一具有潛在突破性的創(chuàng)新來自該校工程學(xué)院Gabriel Taubin教授的實(shí)驗(yàn)室。Taubin教授稱,他一直專注于盡可能地降低3D圖像的捕獲成本。“我的實(shí)驗(yàn)室一直專注的一件事就是如何用成本相對(duì)較低的零部件來捕獲3D圖像。”Taubin說。“現(xiàn)在市場(chǎng)上的3D掃描儀要么非常昂貴,要么無法做到高分辨率的圖像捕獲,從而不能用于那些對(duì)細(xì)節(jié)水平要求很高的應(yīng)用。”

現(xiàn)有3D掃描技術(shù)的問題是,它往往依賴于一種被稱為結(jié)構(gòu)光的昂貴圖像捕獲機(jī)制——該技術(shù)將連續(xù)的光圖案投射到目標(biāo)對(duì)象上,被相機(jī)捕獲。然后根據(jù)這些圖案在掃描對(duì)象表面產(chǎn)生的變形,形成對(duì)象的3D模型。要做到這一切,硬件(特別是圖案投影儀和相機(jī))需要完全同步,因此成本自然就上去了。

到目前為止,很多新的3D掃描儀都在尋找各種辦法使這個(gè)過程更加經(jīng)濟(jì)。但是Taubin和他的學(xué)生團(tuán)隊(duì)卻另辟蹊徑,開發(fā)出了一種算法,完全繞開了同步階段——這意味著一部現(xiàn)成的相機(jī)就能夠滿足您捕獲光線閃爍的要求。理論上,任何相機(jī)都具有在連拍模式(burst mode,即每秒連續(xù)拍攝數(shù)幀)中以捕獲未壓縮圖像的能力。實(shí)際上,大多數(shù)數(shù)碼相機(jī),甚至一些高端的智能手機(jī)都具備這樣的能力。

 

該研究團(tuán)隊(duì)上個(gè)月在SIGGRAPH亞洲計(jì)算機(jī)圖形學(xué)大會(huì)上發(fā)表的論文中描述了這個(gè)算法。據(jù)研究人員解釋稱,同步是最合理的方法,因?yàn)樗_保了不同的圖案不會(huì)混合。在此之前普通的數(shù)碼相機(jī)也從來沒有這樣使用過,因?yàn)榇蠖鄶?shù)使用滾動(dòng)快門的機(jī)構(gòu)并不重視瞬間的完整視野,而是捕獲局部一個(gè)個(gè)地像素——這可能意味著,在捕獲投影光的時(shí)候,左邊與右邊并不是完全同時(shí)。

正如該項(xiàng)目的成員之一,Daniel Moreno解釋的那樣,這是個(gè)他們一直在致力于解決的主要問題。“我們不能使用一個(gè)具有混合圖案的圖像。而使用這種算法,我們就可以同步圖像,就像我們擁有一個(gè)能夠同步捕獲圖像和圖案的系統(tǒng)那樣。”他說。使用這種算法,他們可以借助投影圖案里的二進(jìn)制信息來校準(zhǔn)圖像序列的時(shí)間特性,然后將其用于組合成一個(gè)新的圖像,即相當(dāng)于完整地捕獲了每個(gè)圖像。隨后的過程就與其它3D掃描技術(shù)基本類似了。根據(jù)他們的測(cè)試,使用這種算法捕獲的圖像精度與現(xiàn)有的3D掃描儀是一樣的,這就意味著硬件成本可能在不久的將來顯著下降。

事實(shí)上,他們相信智能手機(jī)也具有同樣的可能性。“我們認(rèn)為這可能是在使精準(zhǔn)的3D掃描更便宜、更容易獲得的方向上邁出的顯著一步。”Taubin教授說。

 

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3D掃描儀普通相機(jī)新算法
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