Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Dybdeføler kamera gir 3-D-informasjon i sterkt sollys og mørke

Anonim

Dybdesensorer, som Microsofts Kinect-kontroller for videospill, har blitt mye brukt 3-D sensorer. Nå er en ny bildebehandlingsteknologi oppfunnet av Carnegie Mellon University og University of Toronto en stor mangel på disse kameraene: manglende evne til å arbeide i sterkt lys, spesielt sollys.

annonse


Nøkkelen er å samle bare de biter av lys kameraet egentlig trenger. Forskerne opprettet en matematisk modell som hjelper til med å programmere disse enhetene slik at kameraet og lyskilden virker sammen effektivt, eliminerer eksternt lys, eller "støy", som ellers ville skylle ut signaler som trengs for å oppdage en scenes konturer.

"Vi har en måte å velge lysstrålene vi ønsker å fange og bare de strålene, " sa Srinivasa Narasimhan, CMU-professor i robotteknologi. "Vi trenger ikke nye bildebehandlingsalgoritmer, og vi trenger ikke ekstra behandling for å eliminere støy, fordi vi ikke samler støy. Dette er alt gjort av sensoren."

En prototype basert på denne modellen synkroniserer en laserprojektor med et felles rullegardinerkamera - hvilken type kamera som brukes i de fleste smarttelefoner - slik at kameraet bare oppdager lys fra punktene som lyser av laseren mens det skanner over hele scenen.

Dette gjør det ikke bare mulig for kameraet å arbeide under ekstremt sterkt lys eller midt i svært reflektert eller diffust lys - det kan fange formen på en lyspære som er slått på, for eksempel og se gjennom røyk - men gjør også det er ekstremt energieffektivt. Denne kombinasjonen av funksjoner kan gjøre denne bildebehandlingsteknologien egnet for mange applikasjoner, inkludert medisinsk bildebehandling, inspeksjon av skinnende deler og sensing for roboter som brukes til å utforske månen og planeter. Det kan også lett innlemmes i smarttelefoner.

Forskerne vil presentere sine funn i dag på SIGGRAPH 2015, den internasjonale konferansen om datagrafikk og interaktive teknikker, i Los Angeles.

Dybde kameraer jobber ved å projisere et mønster av prikker eller linjer over en scene. Avhengig av hvordan disse mønstrene deformeres eller hvor mye tid det tar lys å reflektere tilbake til kameraet, er det mulig å beregne scenens 3-D konturer.

Problemet er at disse enhetene bruker kompakte projektorer som opererer ved lav strøm, slik at deres svake mønstre blir skyllet ut og uoppdagelig når kameraet fanger omgivelseslys fra en scene. Men da en projektor skanner en laser over hele scenen, er blinklysene som er opplyst av laserstrålen lysere, om bare kort, bemerket Kyros Kutulakos, U av T-professor i datavitenskap.

"Selv om vi ikke sender mange fotoner, på kort tid, sender vi mye mer energi til det stedet enn energien som sendes av solen, " sa han. Trikset er å kunne ta opp kun lyset fra det stedet som det er opplyst, i stedet for å prøve å plukke ut stedet fra hele den lyse scenen.

I prototypen ved hjelp av et rullegardinskamera, oppnås dette ved å synkronisere projektoren slik at når laseren skanner et bestemt plan, aksepterer kameraet bare lys bare fra det aktuelle planet. Alternativt, hvis annen kameramaskinvare brukes, kan det matematiske rammeverket laget av teamet beregne energieffektive koder som optimaliserer mengden energi som kommer til kameraet.

I tillegg til at det muliggjør bruk av Kinect-lignende enheter for å spille videospill ute, kan den nye tilnærmingen også brukes til medisinsk avbildning, for eksempel hudstrukturer som ellers ville bli skjult når lyset diffunderer når det kommer inn i huden. På samme måte kan systemet se gjennom røyk til tross for lysfordeling som vanligvis gjør det ugjennomtrengelig for kameraer. Produsenter kan også bruke systemet til å lete etter uregelmessigheter i skinnende eller speilede komponenter.

William "Red" Whittaker, Universitets Professor Robotics hos CMU, sa at systemet tilbyr en rekke fordeler for utenomjordiske roboter. Fordi dybdekameraer aktivt belyser scener, er de egnet for bruk i mørket, for eksempel innvendige kratere, bemerket han. I polare områder på månen, hvor solen alltid er i lav vinkel, er et visjonssystem som er i stand til å eliminere blendingen, avgjørende.

"Low-power sensing er svært viktig, " sa Whittaker og noterte at en robots sensorer bruker en relativt stor mengde energi fordi de alltid er på. "Hver watt betyr noe i et romoppdrag." Narasimhan sa at dybdekameraer som kan fungere utendørs, kan være nyttige i bilindustrien, for eksempel ved å opprettholde avstanden mellom selvkjørende biler som er "platooned" - følger hverandre med tette mellomrom.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Carnegie Mellon University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.