生物工程師造出仿生超級三維相機
科技日報北京8月15日電 (記者張夢然)美國加州大學洛杉磯分校的生物工程師開發了一類新的仿生3D相xiang機ji係xi統tong,可ke模mo仿fang蒼cang蠅ying的de多duo視shi圖tu視shi覺jiao和he蝙bian蝠fu的de自zi然ran聲sheng呐na感gan應ying,從cong而er產chan生sheng具ju有you非fei凡fan深shen度du範fan圍wei的de多duo維wei成cheng像xiang,還hai可ke以yi掃sao描miao盲mang點dian。在zai計ji算suan圖tu像xiang處chu理li支zhi持chi下xia,該gai相xiang機ji可ke破po譯yi隱yin藏zang在zai角jiao落luo或huo其qi他ta物wu品pin後hou麵mian的de物wu體ti的de大da小xiao和he形xing狀zhuang。這zhe一yi技ji術shu能neng集ji成cheng到dao自zi動dong駕jia駛shi汽qi車che或huo醫yi學xue成cheng像xiang工gong具ju中zhong,其qi傳chuan感gan能neng力li遠yuan遠yuan超chao出chu當dang今jin最zui先xian進jin水shui平ping。這zhe項xiang研yan究jiu發fa表biao在zai《自然·通訊》上。
蝙蝠可通過回聲定位或聲呐的形式將周圍環境的畫麵形象化;昆(kun)蟲(chong)的(de)複(fu)眼(yan)則(ze)由(you)數(shu)百(bai)到(dao)數(shu)萬(wan)個(ge)單(dan)獨(du)的(de)視(shi)覺(jiao)單(dan)元(yuan)組(zu)成(cheng),使(shi)其(qi)從(cong)多(duo)條(tiao)視(shi)線(xian)看(kan)到(dao)同(tong)一(yi)事(shi)物(wu)成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。受(shou)到(dao)在(zai)蒼(cang)蠅(ying)和(he)蝙(bian)蝠(fu)中(zhong)發(fa)現(xian)的(de)這(zhe)兩(liang)種(zhong)自(zi)然(ran)現(xian)象(xiang)的(de)啟(qi)發(fa),加(jia)州(zhou)大(da)學(xue)洛(luo)杉(shan)磯(ji)分(fen)校(xiao)研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)設(she)計(ji)出(chu)一(yi)種(zhong)高(gao)性(xing)能(neng)3D相機係統,該係統具有先進的功能,既能利用這些優勢,又能克服自然界的缺點。
研究人員開發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),使相機係統能以擴展的深度範圍“看到”物體周圍。在實驗中,研究人員證明該係統可“看到”傳統3D相機無法發現的隱藏物體。
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境以創建該區域的3D地圖。沒有CLIP的傳統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,然後在高分辨率3D成像中重建組合場景。研究人員展示了相機係統可對具有多個對象的複雜3D場景進行成像,這些對象都設置在不同的距離處。
研究人員稱,CLIP幫bang助zhu相xiang機ji陣zhen列lie以yi類lei似si的de方fang式shi理li解jie隱yin藏zang的de內nei容rong。結jie合he激ji光guang雷lei達da,該gai係xi統tong能neng夠gou實shi現xian蝙bian蝠fu回hui聲sheng定ding位wei效xiao果guo,因yin此ci可ke通tong過guo光guang線xian反fan射she回hui攝she像xiang頭tou所suo需xu的de時shi間jian來lai感gan知zhi隱yin藏zang的de物wu體ti。
總編輯圈點
蝙蝠有功能完備強大的回聲定位係統,甚至能幫它分辨障礙物是昆蟲還是樹枝;而er蒼cang蠅ying的de眼yan睛jing包bao括kuo數shu千qian隻zhi小xiao眼yan,幫bang它ta們men眼yan觀guan六liu路lu,獲huo得de全quan景jing視shi覺jiao。這zhe兩liang套tao係xi統tong的de精jing密mi與yu高gao效xiao,也ye給gei了le人ren類lei許xu多duo啟qi發fa。這zhe一yi次ci,科ke研yan人ren員yuan將jiang二er者zhe結jie合he,開kai發fa出chu超chao級ji3D相機——不僅視野廣闊,還能讓人看到隱藏物體。而且,隻需簡單光學器件和少量傳感器就可以做到。它也相當於一套先進的3D掃描係統,若集成到自動駕駛汽車和醫學成像工具中,更能為兩者的技術進步貢獻不少力量。
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