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新技術(shù)攻克機(jī)器3D視覺反光干擾關(guān)鍵障礙
2026-05-21 09:50:17
來源:科技日?qǐng)?bào)  作者: 張佳欣

據(jù)《自然·通訊》雜志20日?qǐng)?bào)道,美國(guó)亞利桑那大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)宣布,向賦予機(jī)器“超人級(jí)三維(3D)視覺”的目標(biāo)邁進(jìn)了一大步。他們開發(fā)出一種新型3D成像技術(shù),攻克了機(jī)器在復(fù)雜場(chǎng)景中難以同時(shí)識(shí)別反光與非反光物體的關(guān)鍵障礙,讓機(jī)器“看得更快、更清晰”,甚至超越人類。該技術(shù)未來可用于自動(dòng)駕駛導(dǎo)航、機(jī)器人手術(shù)、工業(yè)檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。

人類本身就擁有天然的3D相機(jī)系統(tǒng),即雙眼立體視覺。這種能力對(duì)機(jī)器卻并不容易。自動(dòng)駕駛汽車和手術(shù)機(jī)器人依賴3D傳感器感知世界,但在真實(shí)環(huán)境中,鏡子、玻璃、金屬等反光物體常讓它們“看走眼”。原因在于,現(xiàn)有多數(shù)設(shè)備只能適應(yīng)單一表面:要么識(shí)別墻壁、布料等漫反射物體,要么識(shí)別鏡面和金屬等高反射物體。而現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景往往兩者混雜,比如客廳既有窗戶和鏡面家具,也有沙發(fā)和墻壁;手術(shù)現(xiàn)場(chǎng)既有濕潤(rùn)組織,也有皮膚,因此設(shè)備常常失效。

傳統(tǒng)方法需要用巨大屏幕包圍目標(biāo),通過反射圖案來推算形狀。為了檢測(cè)汽車車身,甚至要搭建像隧道一樣的大型設(shè)備。此次,研究團(tuán)隊(duì)提出的新方法基于一種叫“偏折測(cè)量法”的技術(shù)。這種方法通過觀察屏幕圖案在反光表面上的變形,來推算物體形狀。這種反其道而行之的方法,相當(dāng)于直接把周圍環(huán)境變成了一塊巨大的“虛擬屏幕”。

根據(jù)新方法,研究團(tuán)隊(duì)先用激光掃描整個(gè)房間,再用算法區(qū)分哪些區(qū)域反光、哪些不反光。隨后,墻壁、家具、地板等不反光區(qū)域都能被重新利用,充當(dāng)測(cè)量鏡面物體的“顯示屏”。

團(tuán)隊(duì)還使用了一種神經(jīng)形態(tài)事件相機(jī)。與普通相機(jī)逐幀記錄不同,它只捕捉發(fā)生變化的部分,因此能以更高速度獲取動(dòng)態(tài)3D畫面,并同時(shí)適應(yīng)極亮和極暗環(huán)境。

研究人員表示,這項(xiàng)技術(shù)還未走出實(shí)驗(yàn)室,但其原理具有可擴(kuò)展性,未來可用于從微小血管到整棟建筑的三維成像,為自動(dòng)駕駛、機(jī)器人和醫(yī)療設(shè)備提供更可靠的“眼睛”。

編輯:韓夢(mèng)晨
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