3D高速追蹤光學裝置 優化自動駕駛系統
研究人員開發了一種基於單畫素成像的3D高速追蹤光學裝置,其追蹤速度比傳統技術快上了200倍以上,有望增強自動駕駛汽車等技術的感知能力,改善安全監控系統,並為工業檢測提供更有效的監控和品質控制。此外,該追蹤裝置取得環境訊息時不需要重建物體的圖像來計算位置,大大減少了資料儲存和計算成本。
編譯/高晟鈞
研究人員開發了一種基於單畫素成像的3D高速追蹤光學裝置,其追蹤速度比傳統技術快上了200倍以上,有望增強自動駕駛汽車等技術的感知能力,改善安全監控系統,並為工業檢測提供更有效的監控和品質控制。此外,該追蹤裝置取得環境訊息時不需要重建物體的圖像來計算位置,大大減少了資料儲存和計算成本。
單畫素成像是什麼
一般來說,不論照片或是影片都是通過傳感器捕獲光子來製作的,環境光會反射物體,被鏡頭捕捉後聚焦在由畫素組成的螢幕上。以最普通的數位相機來說,是由數百萬畫素組成,這些畫素通過檢測光在每個空間點的強度和顏色進行成像。
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相比於一般相機收集「空間訊息」來構建圖像,單畫素成像(Single-Pixel Imaging)不具備空間解析度,僅僅依靠收集光的「強度訊息」來對物體成像。單畫素相機會在成像前或後,經由特殊的空間光調製器「DMD」,後經由透鏡在相機上成像。
單畫素相機的要求遠低於一般相機,並且在散射、弱光的環境,以及成像技術相對不成熟的其他波長段,展現了巨大優勢。
高速追蹤
不同於一般的正交投影,研究團隊使用非正交投影方法,進而創建用於計算物件位置的3D座標,這種方法不只減少了整體裝置的尺寸,也比一般的正交投影來得有效。新的高速追蹤裝置包括了532nm的雷射、具有20kHz的DMD以及兩個單畫素成像裝置。
研究團隊經測試後,在20 kHz DMD的調製下,實現了6667 Hz的驚人追蹤速率。此外,取得3D座標僅需要6個位元組的儲存空間和2.4微秒的計算時間,大幅降低了高速追蹤所需要的設備成本。
可惜的是這項技術目前只限於追蹤單個物體,研究團隊正在開發透過單畫素成像追蹤多物體的方法。
資料來源:Innovations
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