基于普通相機(jī)通過(guò)圖像重構(gòu)算法把墻面當(dāng)鏡面的方法
在1月23日的《自然》雜志上 荷蘭烏得勒支大學(xué)(Utrecht University)光學(xué)物理學(xué)家阿拉德?莫斯克(Allard Mosk)表示:“人們通常認(rèn)為在沒(méi)有任何儀器的情況下,幾乎不可能僅用墻壁上散射的光線重建圖像?!薄暗钊梭@訝的是,你可以把一堵墻當(dāng)作一面鏡子,”研究報(bào)告的合著者、馬薩諸塞州波士頓大學(xué)(Boston University)工程師維維克·Goyal(Vivek Goyal)說(shuō)。這樣,工程師們使用普通的數(shù)碼相機(jī),通過(guò)分析從墻上反射過(guò)來(lái)的光線,就能重建隱藏物體的粗略圖像,就像那里有一面鏡子一樣。下面隨定制鏡頭的小編來(lái)看看。
此前幾個(gè)研究小組已經(jīng)展示了可以做類似事情的設(shè)備,但是當(dāng)光線照射到白色的墻壁或其他不光滑的表面時(shí),它會(huì)向任意方向散射。這種散射信息仍然是可用的,但已經(jīng)被打亂了,研究人員設(shè)計(jì)了各種技術(shù)來(lái)解讀這些散射信息。直到最近,這些技術(shù)需要通過(guò)特殊的照明(如激光掃描)、需要特殊的攝像機(jī),或者兩者兼而有之的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
Goyal和他的合作者用一種不同的方法重建了圖像。他們用數(shù)碼相機(jī)拍下了隱藏在角落里的電腦屏幕反射的光線。但是他們也在電腦屏幕和墻壁之間放置了一個(gè)障礙物——一個(gè)黑色的屏幕或者一把椅子,這個(gè)障礙物阻擋了一些光線到達(dá)墻壁。與一般認(rèn)知相反的是,障礙物有助于防止光線過(guò)于雜亂,從而使算法能夠根據(jù)到達(dá)相機(jī)的光粒子中包含的信息重建圖像。這一原理類似于針孔照相機(jī)(以及某些軟體動(dòng)物的眼睛)在不使用鏡頭的情況下產(chǎn)生清晰圖像的原理:針孔照相機(jī)可以阻擋大部分光線,但通過(guò)小孔的光線除外。 Goyal的團(tuán)隊(duì)算法首先從陰影中重建出障礙物的位置,然后再重建隱藏的目標(biāo)圖像本身。Goyal和他的同事證明,該算法可以重建處屏幕上顯示的各種簡(jiǎn)單圖像,甚至是動(dòng)畫。 Mosk稱其為“一個(gè)很好的例子,告訴我們?nèi)绾螌⒄系K轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)。”去年,其他研究小組用普通相機(jī)展示了類似的圖像重建技術(shù),但他們的方法依賴于事先知道障礙物的形狀和位置。而原則上,最新算法的未來(lái)版本還能在不事先知道障礙物形狀的情況下重建障礙物的形狀。
因?yàn)檫@項(xiàng)研究的技術(shù)不需要特殊的硬件,一旦完善,就可以直接將其轉(zhuǎn)化為消費(fèi)產(chǎn)品?!斑@完全有可能成為一款手機(jī)應(yīng)用,”Goyal說(shuō),盡管他自己沒(méi)有這樣做的計(jì)劃。 Goyal說(shuō):“不可否認(rèn),這項(xiàng)技術(shù)能夠開(kāi)發(fā)出一些有趣的‘極客’應(yīng)用程序,也可能被用于一些令人毛骨悚然的應(yīng)用程序?!弊髡咴撍惴梢杂糜诒O(jiān)控危險(xiǎn)環(huán)境,如燃燒和倒塌的建筑物,在導(dǎo)航和檢測(cè)“隱藏的敵人”。
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