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科学家研制高清3D相机:由万个微型镜头构成

  目前,美国斯坦福大学研究人员突破了二维图像限制,使用12616个微型镜头可设计获得高清晰三维相机。同时,该项技术也可以设计一种多孔成像传感器。

  你是否想过数码相机通过数千个微型镜头所呈现的世界是怎样的吗?负责此项研究的斯坦福大学电子工程学阿巴斯·埃尔·伽马尔教授和同事们在设计的“多孔成像传感器”基础上研制了新型三维相机,该相机不仅可以获得二维图像,所拍图像还具有更大的价值――这种“电子深奥图像”可呈现从照相机到拍摄实物之间的距离,这是一种超级三维图像。
这是由一个12616个微型镜头组成的传感器,每个镜头的像素单位缩小至0.7微米,这比标准数码相机像素单位小数倍。他们将这样的256像素的微型镜头排列组合在一起。

  据悉,伽马尔共同完成这项研究的同事还有斯坦福大学研究生基思·菲弗和电子工程教授菲利普·汪,菲弗说,“这个三维相机就像一个芯片上放置了大量的微型镜头,相机的像素为3兆,相当于排列组合了12616个256像素的镜头。”

  用三维相机拍摄人体面部表情,不仅可以获得十分清晰的图像效果,还能够精确记录照相机与眼睛、鼻子、耳朵、下颌等器官之间的距离。其潜在的科技优势可用于安全领域的脸部识别。同时,这个可获得“深奥信息”的照相机还有诸多应用领域,如:生物学成像、3D打印、建立3D目标、设计人体在虚拟世界的景象以及3D建筑模型设计。这项最新三维成像技术可对任何物体进行拍照,近距和远距均可实现。但是拍摄之后人们可能需要对图像散焦部分通过电脑软件进行编辑处理。掌握拍摄物体的实际距离可使机器人具有比人更好的视觉空间感,使机器人能够胜任精密的操作任务。这三位研究人员的研究报告发表在2月出版的《电气电子工程师协会&国际固态电子电路会议技术摘要期刊》上。

  这个多孔三维相机看上去就像一个普通照相机,同时它与体形小一些的手机摄像头有相似之处。菲弗称,随着手机日新月异的发展,照相机拍照已成为手机一个显著功能。目前世界上多数的数码相机都可以集成在手机上。

  三个设计者相信他们的三维相机具有许多关键性优势。这种照相机很小,不需要激光进行成像和复杂庞大的照相仪器,也不需要照片的多样化和合成标准。然而,由于每256像素的镜头只拍摄一种色彩,这种照相机却可实现卓越的色彩效果,而普通数码相机中,红像素排列的下一个就是绿像素,在像素点之间很容易出现色度亮度干扰问题。

  伽马尔指出,另一个优势是普通数码相机不具备它如此低的像素。这个三维相机的镜头已接近于拍摄最小光学解析成像范围,使用低像素的相机所拍摄的照片质量会差一些。但是最新设计的三维相机基于“多孔成像传感器”,更小的像素却能够形成更深奥的图像信息。

  这项技术也有助于实现千兆像素相机拍摄大型图片,千兆像素是现今最高7兆像素相机的140倍。这对于三维相机而言并不是一个难题,只需添加更多的微型镜头就可实现千兆像素的成像效果。此外,该技术建造的千兆像素相机所拍图片是由无数个镜头画面重叠实现的,其中部分镜头的画面坏点不会影响整体图像效果。

  目前,他们正在与相机制造商合作提供详细的微型镜头设计资料。最终生产出来的三维相机可能会比现在的数码相机成本更低一些,这是因为这种相机的主镜头质量已不再具有重要意义了。菲弗说,“我们相信相机制造商可以削减主镜头所需成本,将其用于研制更复杂的半导体。”
(责任编辑:Ann)

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