美科学家为机器人视觉开发4D相机

新华社——美国研究人员开发了第一台使用光场、算法和其他技术的机器人专用摄像机。这款单镜头相机可以生成4D图像，并捕捉近140度的信息。研究人员认为，它的性能优于目前为机器人视觉提供的成像系统，也适用于虚拟现实和增强现实技术。

机器人包括无人驾驶车辆、无人驾驶飞行器等。他们在四处走动时需要从不同的角度收集信息，以便了解周围环境的特征，例如不同物体的运动和材料组成。斯坦福大学和加州大学圣地亚哥分校的研究人员为机器人开发的4D相机可以在一张图像中收集大量这样的信息。

4D相机比普通相机拍摄的2D图像能捕捉更多信息的原因是由于使用了光场摄影技术。光场技术最早是由斯坦福大学的科学家在1996年提出的。这项技术像传统的2D相机一样，在拍摄图像时记录光线照射镜头的方向和距离，从而生成4D图像。

光场相机的一个特点是，由于图像包含诸如光的位置和方向等信息，用户可以先拍照，然后再重新聚焦。机器人可以利用这一功能通过雨水和其他可能模糊其视觉的物体来观察环境。

由于特殊设计的球面透镜，4D相机具有超宽的视野，可以覆盖相机周边近三分之一的场景。在将球面图像转换成平面图像的过程中，研究人员将光学技术与先进的信号处理和算法技术相结合，开发出数字解决方案，以克服传统转换方法繁琐且容易出错的缺点。

研究人员下一步准备为机器人开发一款紧凑型4D相机。他们认为，小尺寸、轻重量、宽视野和详细的景深信息是增强现实和虚拟现实所需的机器人、无人驾驶汽车、可穿戴设备和成像系统的理想特征。

4D相机可以拍摄高质量的特写图像，特别适合在狭小空间内行走的机器人、无人驾驶飞行器着陆和无人驾驶飞行器。如果增强现实或虚拟现实系统配备有这种4D相机，详细的景深信息有助于真实场景的无缝呈现，并支持真实场景和虚拟场景的更好集成。

参与研究和开发的斯坦福大学电子力学助理教授戈登·魏茨斯坦说，这种照相机可以让不同类型的人工智能技术了解周围物体有多远，它们是否在移动，以及它们是由什么材料制成的。(马丁)

中国科学新闻(2017-07-25，第二版国际)