美科學家為機器人視覺開發(fā)4D相機_能生成4D圖像及捕捉近140度的信息

美國研究人員運用光場、算法等技術(shù)研制出第一臺機器人專用相機。這臺單鏡頭照相機能生成4D圖像，也能捕捉近140度的信息。研究人員認為它的性能優(yōu)于目前為機器人視覺提供的成像系統(tǒng)，也適用于虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實技術(shù)。機器人領(lǐng)域包括無人汽車、無人機等，它們在四處活動時需要收集不同視角的信息，以便理解周圍環(huán)境的特點，比如不同物體的運動和材料構(gòu)成。

由美國斯坦福大學和加利福尼亞大學圣迭戈分校研究人員專為機器人研制的這種4D相機可以在一幅圖像中采集到很多這類信息。

4D相機之所以能捕捉到比普通相機拍攝的2D圖像更多的信息，是由于采用了光場照相技術(shù)。光場技術(shù)最早在1996年由斯坦福大學科學家提出，這種技術(shù)在像傳統(tǒng)2D相機拍攝圖像的同時，還記錄打在鏡頭上的光線的方向和距離，由此產(chǎn)生4D圖像。

光場相機的一個特點是，由于圖像包含了光線的位置和方向等信息，用戶可以先拍照，然后重新對焦。機器人可以利用這個功能透過雨和其他可能模糊視線的物體看清環(huán)境。

由于采用了特殊設(shè)計的球面鏡頭，4D相機具備超寬視場，能覆蓋環(huán)繞相機近三分之一圓周的場景。在把球面圖像轉(zhuǎn)換為平面圖像方面，研究人員把光學技術(shù)與先進的信號處理和算法技術(shù)結(jié)合起來，制定數(shù)碼解決方案，克服傳統(tǒng)轉(zhuǎn)換方法比較煩瑣、容易出現(xiàn)誤差的缺點。

研究人員下一步準備研發(fā)緊湊型的機器人專用4D相機。他們認為，小巧輕便以及寬視場、詳細的景深信息，這些都是機器人、無人駕駛汽車、可穿戴設(shè)備以及增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實所需成像系統(tǒng)的理想特點。

4D相機能拍出高質(zhì)量特寫圖像，特別適用于機器人在狹小空間穿行、無人機著陸以及無人駕駛汽車行駛。如果增強現(xiàn)實或虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)搭載這種4D相機，詳細的景深信息有助于無縫呈現(xiàn)現(xiàn)實場景，支持現(xiàn)實場景與虛擬場景的更好融合。

參與研發(fā)的斯坦福大學電機學助理教授戈登·韋茨施泰因說，這種相機可以使不同類型的人工智能技術(shù)理解周圍物體有多遠、是否在移動、由什么物質(zhì)構(gòu)成。