研究人员使用 LED 室内照明和智能手机获取 3D 图像
随着 LED 取代传统照明系统，它们为日常照明带来更多智能功能。虽然您可能会使用智能手机来调暗家里的 LED 照明，但研究人员通过利用动态控制的 LED 为 3D 成像创建了一个简单的照明系统，进一步实现了这一目标。
研究人员已经证明，可以使用手机和 LED 进行 3D 光学成像，而不需要任何复杂的手动过程来使相机与照明同步。
“在室内区域部署智能照明系统允许房间内的任何摄像头使用光线并从周围环境中检索 3D 信息，”Emma Le Francois 说。 “正在探索 LED 用于各种不同的应用，例如光通信、可见光定位和成像。有一天，用于照明室内区域的 LED 智能照明系统可能会同时用于所有这些应用。”
当我们用两只眼睛从两个稍微不同的方向观看一个场景时，人类的视觉依赖于大脑来重建深度信息。深度信息也可以使用称为光度立体成像的方法获取，其中一个探测器或相机与来自多个方向的照明相结合。这种照明设置允许记录具有不同阴影的图像，然后可用于重建 3D 图像。
光度立体成像传统上需要四个光源，例如 LED，它们围绕摄像机的视轴对称部署。在这项新工作中，研究人员表明，当物体从上向下照明但从侧面成像时，也可以重建 3D 图像。这种设置允许使用头顶房间照明进行照明。
研究人员开发了以独特方式调制每个 LED 的算法。这就像一个指纹，允许相机确定哪个 LED 生成了哪个图像以促进 3D 重建。新的调制方式还携带自己的时钟信号，这样图像采集就可以与LED自同步，只需使用摄像头被动检测LED时钟信号。
为了演示这种新方法，研究人员将他们的调制方案与基于市售 LED 的光度立体设置结合使用。一个简单的 Arduino 板为 LED 提供电子控制。使用智能手机的高速视频模式拍摄图像。他们对一个 48 毫米高的小雕像进行了成像，并使用哑光材料对其进行 3D 打印，以避免任何可能使成像复杂化的闪亮表面。
在确定了 LED 和智能手机的最佳位置后，研究人员在 42 厘米外拍摄时，小雕像的重建误差仅为 2.6 毫米。该错误率表明重建的质量与其他光度立体成像方法的质量相当。他们还能够重建运动物体的图像，并表明该方法不受环境光的影响。
在当前系统中，图像重建在笔记本电脑上需要几分钟时间。为了使系统实用，研究人员正在努力通过结合深度学习神经网络将计算时间减少到几秒钟，该网络将学习从原始图像数据中重建物体的形状。
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