把普通數碼相機當潛望鏡用:《自然》論文教你隔墻“透視”
發布時間:2019-01-29 11:35:23

當車子開到拐角處,人們只能通過鳴笛來警告可能從另一邊開過來的車輛。如果可以“透視”拐角后的情況,交通安全一定會提高很多。

美國波士頓大學的研究人員近日就發明了一種新型的“透視”方法,在視線被阻擋的情況下看清物體,所需的設備僅是一臺普通的數碼照相機。相關論文于北京時間1月24日凌晨發表在世界頂級學術期刊、英國《自然》(

Nature

)雜志上。

這種“透視”的基本原理與潛望鏡類似。海面上的光線進入潛望鏡管道,經管道中的兩面鏡子反射后,最終來到潛水艇操作員的眼中。如此,水下人員就仿佛擁有了“透視”海面的能力。

那么,當我們來到拐角處,能否把墻面當做鏡子,通過反射過來的光線來看清拐角另一邊有什么物體呢?基本原理雖然一致,操作難度卻大不相同。

傳統“透視”設備很昂貴

要知道,光的反射分為鏡面反射和漫反射兩種,經過平滑鏡面反射的光線仍能保持一致的角度,圖像也會保持原本的模樣。但光如果落到粗糙的表面上,就會被打散,不同落點的光線以不同的角度反射出去。

美國波士頓大學的研究人員用數碼相機拍下被部分遮擋的光影,導入計算機分析還原 來源:

Nature

近年來隨著計算機技術的發展,一些科學家已經可以多次測量,把不同角度的漫反射數據收集起來,交給計算機處理,把圖像重新構建出來。

這和醫院中使用的CT(計算機斷層掃描)技術類似,通常需要X射線或其他能量很高的超快脈沖進行“掃描”,對光源的要求很高。如果只是日常生活中的可見光,那就需要非常精敏的探測器,對光子抵達的角度和時間都進行高精度的測量,再通過計算推理出物體的位置、形狀甚至質地。

總結來說,傳統的視線外成像方法成本很高。

一葉障目見泰山

波士頓大學的桑德斯(Charles Saunders)和莫里-布魯斯(Murray-Bruce)所用的是一臺普通的數碼照相機,無法記錄光子抵達的時間。他們想到的方法是,如果物體被部分遮擋,那一方面可以讀取透過來的光線,另一方面從物體被遮擋的影子中還可以分析出額外信息。

這個不透明的遮擋物可以是墻角,也可以是一片小小的樹葉,和目標物體一樣處于數碼相機的視野之外。由于部分光子被攔截,目標物體在反射面上投出影影綽綽的圖像。

研究人員用數碼相機拍下這副光影,導入計算機中分析,經過多種校準,重構一個2D的彩色模擬圖像。論文中展現了針對卡通人臉、字母和條紋的相關實驗,結果顯示大的特征能夠相當清晰地還原,眼睛等細節特征并不精確,但勉強能夠辨認出來。


TOP
资源网先锋资源在线观看视频_久久久精品一区二区三区_网友分享久久香蕉综合色一综合色88中文心得_日本黄色视频在线播放视频在线