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英国解锁光度立体成像新方法 仅用LED和智能手机就足以

2021-01-25 10:30:05 【东智精密】   来源: OFweek半导体照明网     阅读

在英国EPSRC QuantIC研究企图的支持下,斯特拉斯克莱德大学光子学研究所和布里斯托尔机械人实验室的一个团队开发了可用于光度立体成像的新要领:从一个牢固的相机视角和差别的照明偏向建设一个3D图像。这标志着光度立体(PS)成像手艺的一个革新。

这一团队在早期研究中便致力于探索灯具的潜在功效。2018年,他们就提出了“照明即服务”的观点:LED提供成像的照明和可见光通讯,通过3D成像来自动监控一个区域内的运动,同时为统一空间的机械人署理提供无线毗连。

手艺突破

在理论上,若是PS成像手艺被有用使用,就可以用于历程控制、机械人导航、公开场合的宁静和监控应用、以及结构监控。

然而现实很骨感。传统PS手艺自带的庞大性使它无法被有用使用在在现有的修建基础设施中:一是需要兼容室内或装置中的PS专用照明;二是需要用到许多电缆将相机和光源相互交接,以同步照明系统和图像收罗系统。

若是可以战胜实操的难题,PS成像手艺就可以给3D成像打入工业或宁静应用领域铺路,带来更直接的可视化要领。

这个难关被英国的英国斯特拉斯克莱德大学所攻破。据揭晓在The Optical Society (OSA)杂志Optics Express上的研究称:研究职员展示了可以用手机和LED举行3D光学成像,与尺度的照明基础设施兼容,而且不需要人为来同步相机和照明。

研究职员发现,当物体从上向下照明但从侧面成像时,也可以重修3D图像。这种设置允许将头顶的光源用于照明。

研究小组的博士生Le Francois说:"据我们所知,我们是第一个联合自上而下的照明系统与侧面图像收罗的系统,其中光线的调制是与相机自同步的。我们希望通过消除光源和相机之间的联系,使光度立体成像更容易部署。"

为了同步光纤收罗和照明,研究职员还开发了以奇特方式调制每个LED的算法。这就犹如一个指纹,可以让摄像头确定哪个LED发生了哪个图像,新的调制要领还携带了自己的时钟信号,被动地被相机检测,并允许图像收罗与LED自同步。使用手持手机摄像头记载成像数据,随后自动使用团队的算法处置惩罚成3D图像。

用亚光质料打印的小雕塑演示

为了演示这种新要领,研究职员使用他们的调制方案与基于市售LED的光度立体设置:一个简朴的Arduino板提供LED的电子控制,智能手机的高速视频模式提供图像收罗。演示工具是一个48毫米高的小雕像。这个小雕像是他们用亚光质料3D打印的,以制止任何可能使成像庞大化的闪亮外貌影响演示。

在确定了LED和智能手机的最佳位置后,研究职员在42厘米外对小雕像举行成像时,实现了仅2.6毫米的重修误差。这个误差率讲明,重修的质量与其他光度立体成像要领相当。他们还能够重修一个移动物体的图像,并讲明该要领不受情况光的影响。

该项目在其揭晓的论文中指出:"这些起劲使得PS成像无需同步,淘汰了闪耀,并到达了与天花板照明和壁挂式和移动相机的兼容性。在这种情形下,PS成像将与光保真(LiFi)网络或可见光定位(VLP)共存,使用相同的LED灯具来实现所有这些功效以及通俗照明。"

Le Francois增补道:"在室内部署一个智能照明系统,可以让房间里的任何摄像头使用光线,并从周围情况中检索3D信息。LED正在探索更多的应用领域,如光通讯、可见光定位和成像。这并不是无稽之谈。"

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