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深度感应摄像头可以在明亮的阳光下和黑暗中收集三维信息

2019-08-06 21:12 企业资讯 已读

  深度感应摄像头,如微软用于视频游戏的Kinect控制器,已成为广泛使用的3D传感器。现在,卡内基梅隆大学和多伦多大学发明的一种新的成像技术解决了这些相机的一个主要缺点:无法在明亮的光线下工作,尤其是阳光。

  关键是只收集相机实际需要的光线。研究人员创建了一个数学模型,帮助对这些设备进行编程,使摄像机及其光源有效地协同工作,消除外来光线或“噪声”,否则会消除检测场景轮廓所需的信号。

  CMU机器人学副教授Srinivasa Narasimhan说:“我们有办法选择我们想捕捉的光线,而只选择那些光线。” “我们不需要新的图像处理算法,我们不需要额外的处理来消除噪音,因为我们不收集噪音。这都是由传感器完成的。”

  基于该模型的一个原型将激光投影仪与普通的卷帘快门相机(大多数智能手机▪•★中使用的相机类型)同步,以便相机仅在从扫描场景扫描时检测到激光照射点的光。

  这不仅可以使相机在极亮的光线下工作,也可以在高度反射或漫射的光线下工作 - 它可以捕捉已经打开的灯泡的形★-●=•▽状,例如透过烟雾 - 但也可以它非常节能。这些功能组合可以使这种成像技术适用于许多应用,包括医◆■学成像,闪亮部件的检测和用于探测月球和行星的机器人的感应。它也可以很容易地融入▷•●智能手机。

  深度相机通过在场景上投射点或线的图案来工作。根据这些图案的变形方式或光线反射▪▲□◁回▼▼▽●▽●相机所需的时间,可以计算场景的三维轮廓。

  问题在于这些设备使用以低功率操作的紧凑型投影仪,因此当相机捕获来自场景的环境光时,它们的模糊图案被冲洗掉并且检测不到。但是,当投影仪在场景中扫描激光时,激光束照射的光点更亮,如果只是短暂的,那么计算机科学教授▲=○▼的Kyros Kutulakos就知道了。

  “即使我们没有▽•●◆发送大量光子,在短时间内,我们发送的能量远远超过太阳发出的能量,”他说。诀窍是能够仅在光照时从该△▪▲□△光点记录光,而不是试图从整个明亮场景中挑选出光点。

  在使用滚动快门相机的原型中,这通过使投影仪同步来实现,使得当激光扫描特定平面时,相机仅接收来自该平面的光。或者,如果使用其他相机硬件,团队开发的数学框架可以计算能量效率代码,以优化到达相机的能量。

  除了能够使用类似Kinect的设备在室外播放视频游戏之外,新方法还可以用于医学成像,例如当光进入皮肤时光会扩散时会被遮挡的皮肤结构。同样地,尽管光散射通常使得相机难以穿透,但系统仍可透视烟雾。制造商也可以使用该系统来查找闪亮或镜像组件中▲●…△的异常。

  CMU机器人大学教授William“Red”Whittaker表示,该系统为地外机器人提供了许多优势。他指出,由于深度摄像机主动照亮场景,因此它们适合在黑暗中使用,例如在陨石坑内。在月球的极地区域,太阳始终处于低角度,能够消除眩光的视觉系统是必不可少•☆■▲的。

  “低功耗传感非常重要,”惠特•□▼◁▼克◆▼说,并指出机器人的传感器会耗费相对较多的能量,因为它们◇=△▲始终处于开启状态。“在太空任务中,每一瓦特都很重要。” Narasimhan表示,可以在户外操作的深度摄像机可以用于汽车应用,例如保持“自动驾驶”汽车之间的间距,这些汽车是“排长”的 - 以紧密的间隔相互跟随。

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