新算法讓普通相機(jī)秒變3D掃描儀
近日，美國布朗大學(xué)的研究團(tuán)隊開發(fā)出一種3D掃描算法，該算法能夠使您的智能手機(jī)甚至 包括數(shù)碼相機(jī)獲得高品質(zhì)的3D掃描能力。這一具有潛在突破性的創(chuàng)新來自該校工程學(xué)院Gabriel Taubin教授的實驗室。Taubin教授稱，他一直專注于盡可能地降低3D圖像的捕獲成本。“我的實驗室一直專注的一件事就是如何用成本相對較低的零部件來捕獲3D圖像。”Taubin說�！艾F(xiàn)在市場上的3D掃描儀要么非常昂貴，要么無法做到高分辨率的圖像捕獲，從而不能用于那些對細(xì)節(jié)水平要求很高的應(yīng)用�！�
現(xiàn)有3D掃描技術(shù)的問題是，它往往依賴于一種被稱為結(jié)構(gòu)光的昂貴圖像捕獲機(jī)制——該技術(shù)將連續(xù)的光圖案投射到目標(biāo)對象上，被相機(jī)捕獲。然后根據(jù)這些圖案在掃描對象表面產(chǎn)生的變形，形成對象的3D模型。要做到這一切，硬件（特別是圖案投影儀和相機(jī)）需要完全同步，因此成本自然就上去了。
到目前為止，很多新的3D掃描儀都在尋找各種辦法使這個過程更加經(jīng)濟(jì)。但是Taubin和他的學(xué)生團(tuán)隊卻另辟蹊徑，開發(fā)出了一種算法，完全繞開了同步階段——這意味著一部現(xiàn)成的相機(jī)就能夠滿足您捕獲光線閃爍的要求。理論上，任何相機(jī)都具有在連拍模式（burst mode，即每秒連續(xù)拍攝數(shù)幀）中以捕獲未壓縮圖像的能力。實際上，大多數(shù)數(shù)碼相機(jī)，甚至一些高端的智能手機(jī)都具備這樣的能力。
據(jù)中國3D打印網(wǎng)了解，該研究團(tuán)隊上個月在SIGGRAPH亞洲計算機(jī)圖形學(xué)大會上發(fā)表的論文中描述了這個算法。據(jù)研究人員解釋稱，同步是最合理的方法，因為它確保了不同的圖案不會混合。在此之前普通的數(shù)碼相機(jī)也從來沒有這樣使用過，因為大多數(shù)使用滾動快門的機(jī)構(gòu)并不重視瞬間的完整視野，而是捕獲局部一個個地像素——這可能意味著，在捕獲投影光的時候，左邊與右邊并不是完全同時。
正如該項目的成員之一，Daniel Moreno解釋的那樣，這是個他們一直在致力于解決的主要問題。“我們不能使用一個具有混合圖案的圖像。而使用這種算法，我們就可以同步圖像，就像我們擁有一個能夠同步捕獲圖像和圖案的系統(tǒng)那樣。”他說。使用這種算法，他們可以借助投影圖案里的二進(jìn)制信息來校準(zhǔn)圖像序列的時間特性，然后將其用于組合成一個新的圖像，即相當(dāng)于完整地捕獲了每個圖像。隨后的過程就與其它3D掃描技術(shù)基本類似了。根據(jù)他們的測試，使用這種算法捕獲的圖像精度與現(xiàn)有的3D掃描儀是一樣的，這就意味著硬件成本可能在不久的將來顯著下降。
事實上，他們相信智能手機(jī)也具有同樣的可能性。“我們認(rèn)為這可能是在使精準(zhǔn)的3D掃描更便宜、更容易獲得的方向上邁出的顯著一步。”Taubin教授說。
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