Polarized 3D: tisíckrát přesnější trojrozměrné skenování

  • Nová technologie používá polarizované světlo pro vyšší rozlišení i s levnějším čipem
  • 3D kamery mohou být součástí i telefonů
  • Zjednodušší se replikace a přenos do virtuální reality?

Trojrozměrné snímání okolí a objektů zažívá nový rozmach. Nejen pro hry, ale také třeba pro 3D tisk nebo převod do digitální formy pro použití na webu nebo ve virtuální realitě.

Snímací kamery jsou ale ve formě jednodušších zařízení s nižším rozlišením – například Kinect od Microsoftu, nebo velmi drahých přístrojů založených na laserovém snímání.

Vědci z MIT ale vytvořili nový systém Polarized 3D, který používá kombinaci levného čipu s nižším rozlišením a polarizaci světla, díky čemuž lze dosáhnout řádově lepší kvality snímání.

S polarizací světla stačí levný senzor

Dosáhnout snímání okolí a objektů s velmi vysokou přesností je dnes sice možné, ale velmi drahé. Snímací senzory musí mít extrémně vysoké rozlišení a to znamená i pomalejší snímání.

Výzkum v MIT se proto zaměřil na využití polarizace světla. Jak se světlo odráží od povrchů, dochází ke změně jeho polarizace. Změna polarizace je ovlivněná úhlem odrazu, absorpcí materiálu nebo indexem lomu. Díky těmto informacím lze s jedním snímačem a při použití několika polarizačních filtrů, dosáhnout mnohem většího množství dat, ze kterých lze určit vlastnosti snímaného povrchu.

Klepněte pro větší obrázek
Porovnání chybovosti jednotlivých snímacích technik

Jak jistě většina zná například u brýlí s polarizačním filtrem, který má za cíl minimalizovat odrazené světlo od horizontálních povrchů nebo s polarizačními filtry pro kamery, lze tím i poměrně dobře odstranit vybrané polarizované světlo. Pomocí odrazu polarizovaného světla lze určit i geometrii objektu, od kterého došlo k odražení. Výhodou je, že takovým způsobem lze při použití stejného levného čipu dosáhnout mnohem vyššího rozlišení díky skládání nasnímaných informací o polarizaci světla.

Tisíckrát vyšší přesnost než u Kinectu

Zpracování takových dat je sice náročné, ale nikoli pro dnešní výkonné čipy, které se nachází v počítačích i v chytrých mobilních zařízení. Obzvláště pak s využitím paralelizace a vysokého výpočetního výkonu grafických čipů, které jsou součástí těchto zařízení. Zpracování snímání dat je možné i v reálném čase.

Pro porovnání kvality snímání použili vědci klasický senzor Kinect od Microsoftu, který měřil vzdálenost objektu umístěného několik metrů od senzoru. Jako první nasnímali tento objekt pouze samotným Kinectem bez úpravy. Rozlišení snímaného objektu bylo v oblasti jednoho centimetru.

Klepněte pro větší obrázek
Srovnání rozlišení nasnímaného objektů

V další fázi přidali na senzor Kinectu tři druhy polarizačních filtrů, vytvořili tak tři různé snímky a posléze zpracovali naprogramovaným systémem. Výsledkem bylo řádově vyšší rozlišení snímání, které bylo v oblasti stovek mikrometrů. Přibližně tedy tisíckrát lepší, než běžně Kinect zvládne.

Systém Polarized 3D byl porovnán i s profesionálním laserovým skenováním, kdy se objekt umístil do středu snímací podložky. I v takovém případě ale vytvořený systém postavený na bázi levného čipu v Kinectu dosáhl vyššího rozlišení.

Pokročilé  trojrozměrné skenování i z mobilního telefonu

Technologie Polarized 3D sice v rámci vývoje používala mechanickou výměnu polarizačních filtrů, na trhu ale už jsou k dispozici techniky, kdy je možné použít konkrétní typy polarizačních filtrů na jednotlivé pixely. Díky tomu není nutná žádná mechanická výměna a lze očekávat, že podobná technologie bude v budoucnu integrovaná přímo v samotných snímacích čipech. V takovém případě lze stejných výsledků dosáhnout v rámci jednoho snímku i s čipy s nižším rozlišením.

Klepněte pro větší obrázek
I s levným čipem lze dosáhnout perfektních výsledků

Stále zbývá vyřešit řadu problémů, například optimalizace zpracování komplexnějších objektů s kombinací povrchů a podobně. Lze ale očekávat, že masivní nasazení podobných senzorů u chytrých telefonů může spustit revoluci v převodu reálného světa a objektů do digitální podoby s možností případné přesné replikace nebo převodu do virtuální reality.

Pokud si představíme, že by stovky milionů uživatelů měly telefony s takovou technologii, můžeme očekávat i vznik obřích platforem objektů, podobně jako to třeba udělala Wikipedie pro informace. S tím ale souvisí i licence a snaha tvůrců reálných objektů chránit kopírování a využití i v digitální podobě. Možná se tak dočkáme toho, že si bez poplatku nebudeme moci „vyfotit“ památky ani komerční objekty bez toho, aniž bychom dostali schválení od tvůrce nebo majitele licence.

Podrobné informace k technologii Polarized 3D najdete v oficiálním materiálu od MIT.

Témata článku: Technologie, Mobility

4 komentáře

Nejnovější komentáře

  • ANNO2077 6. 12. 2015 22:25:34
    nic moc
  • miser 5. 12. 2015 23:39:22
    Ukázkové nepochopení principu. Tato technologie má pouze zpřesnit...
  • ehlo 5. 12. 2015 21:51:28
    Přesnost na úrovni stovek mikronů jen díky tomu, že mám polarizační filtr...

Určitě si přečtěte


Deset tipů, jak ovládnout Google: Vyhledávejte jako mistři

Deset tipů, jak ovládnout Google: Vyhledávejte jako mistři

** Vyhledávače jsou natolik dobré, že si poradí i s frází v běžné češtině ** Pokud to ale nebude stačit, můžete vyzkoušet pokročilé funkce ** Vybrali jsme ty nejzajímavější

25.  9.  2016 | Jakub Čížek | 18

9 nejlepších programů na úpravu fotek. Placené i zdarma

9 nejlepších programů na úpravu fotek. Placené i zdarma

** Pro běžné úpravy fotek nemusíte pirátit Photoshop, vystačíte si s levnějšími programy ** Ceny pokročilých editorů se většinou vejdou do dvou tisíc korun ** Mnohdy stačí i bezplatné nástroje

26.  9.  2016 | Stanislav Janů | 40

Jak zastavit nechtěné programy na Windows? Koukněte na Plánovač úloh

Jak zastavit nechtěné programy na Windows? Koukněte na Plánovač úloh

** V systému se mohou periodicky spouštět nechtěné aplikace ** Anebo si vyberou tu nejméně vhodnou chvíli ** Prozkoumejte Plánovač úloh na Windows

23.  9.  2016 | Jakub Čížek | 128

Pojďme programovat elektroniku: Vyzkoušíme IR, ovládneme světýlko přes Bluetooth a vyšleme zprávu na sto metrů

Pojďme programovat elektroniku: Vyzkoušíme IR, ovládneme světýlko přes Bluetooth a vyšleme zprávu na sto metrů

** Budeme odposlouchávat IR ovladač klimatizace ** Vyrobíme laciný rádiový vysílač ** Vyzkoušíme komunikaci pomocí Bluetooth a v pásmu 433 MHz

21.  9.  2016 | Jakub Čížek | 19

Komentář: Apple pořád inovuje, ale jen když musí

Komentář: Apple pořád inovuje, ale jen když musí

** Největší inovace vždy vychází z radikálních kroků ** Apple není v situaci, kdy by jej ke změnám něco tlačilo ** Chybí-li na trhu konkurence, nemůžou existovat ani invoace

22.  9.  2016 | Stanislav Janů | 139

Týden Živě: Zvyknou si Češi platit paušál za software?

Týden Živě: Zvyknou si Češi platit paušál za software?

** Zoner vypustil do světa nové Photo Studio. Je za paušál. ** HP nechce neoficiální inkoust ** Koutek časopisu Computer

25.  9.  2016 | Časopis Computer | 65


Aktuální číslo časopisu Computer

Srovnání výhodných 27" monitorů

Velký test levných rychlých routerů

Jak nastavit Android, aby vás nesledoval

45 podrobných testů a recenzí