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基于普通相机通过图像重构算法把墙面当镜面

作者:光学镜头定制 发布时间:19.01.29 分类:资讯

在1月23日的《自然》杂志上 荷兰乌得勒支大学(Utrecht University)光学物理学家阿拉德•莫斯克(Allard Mosk)表示:“人们通常认为在没有任何先进仪器的情况下,几乎不可能仅用墙壁上散射的光线重建图像。”“但令人惊讶的是,你可以把一堵墙当作一面镜子,”研究报告的合著者、马萨诸塞州波士顿大学(Boston University)工程师维维克·Goyal(Vivek Goyal)说。这样,工程师们使用普通的数码相机,仅仅通过分析从墙上反射过来的光线,就能重建隐藏物体的粗略图像,就像那里有一面镜子一样。

此前几个研究小组已经展示了可以做类似事情的设备,但是当光线照射到白色的墙壁或其他不光滑的表面时,它会向任意方向散射。这种散射信息仍然是可用的,但已经被打乱了,研究人员设计了各种技术来解读这些散射信息。直到最近,这些技术需要通过特殊的照明(如激光扫描)、需要特殊的摄像机,或者两者兼而有之的设备实现。

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  Goyal和他的合作者用一种不同的方法重建了图像。他们用数码相机拍下了隐藏在角落里的电脑屏幕反射的光线。但是他们也在电脑屏幕和墙壁之间放置了一个障碍物——一个黑色的屏幕或者一把椅子,这个障碍物阻挡了一些光线到达墙壁。与一般认知相反的是,障碍物有助于防止光线过于杂乱,从而使算法能够根据到达相机的光粒子中包含的信息重建图像。这一原理类似于针孔照相机(以及某些软体动物的眼睛)在不使用镜头的情况下产生清晰图像的原理:针孔照相机可以阻挡大部分光线,但通过小孔的光线除外。 Goyal的团队算法首先从阴影中重建出障碍物的位置,然后再重建隐藏的目标图像本身。Goyal和他的同事证明,该算法可以重建处屏幕上显示的各种简单图像,甚至是动画。 Mosk称其为“一个很好的例子,告诉我们如何将障碍转化为优势。”去年,其他研究小组用普通相机展示了类似的图像重建技术,但他们的方法依赖于事先知道障碍物的形状和位置。而原则上,最新算法的未来版本还能在不事先知道障碍物形状的情况下重建障碍物的形状。

有趣的展望 

       因为这项研究的技术不需要特殊的硬件,一旦完善,就可以直接将其转化为消费产品。“这完全有可能成为一款手机应用,”Goyal说,尽管他自己没有这样做的计划。 Goyal说:“不可否认,这项技术能够开发出一些有趣的‘极客’应用程序,也可能被用于一些令人毛骨悚然的应用程序。”作者该算法可以用于监控危险环境,如燃烧和倒塌的建筑物,在导航和检测“隐藏的敌人”。


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