面向多功能三维视觉的紧凑型光场摄影

       三维（3D）成像对于感知、建模和理解物理世界至关重要，在导航、机器人和医学图像中有着广泛的应用。然而，在3D场景和记录传感器之间存在固有的维度间隙，其最多可布置在二维（2D）表面上，如在弯曲传感器阵列中。因此，只能从给定的透视图捕获场景的2D投影。为了恢复深度，必须沿额外的光轴进行额外的测量：多视图测量中的角轴或飞行时间传感中的时间轴。虽然多视图方法，包括stereo、structured-light和光场摄像机，可以在近距离获得非凡的深度精度（<100 µm），并以相对较高的速度运行，但它们的精度随距离呈二次曲线下降，最终在长距离内失效。除了采用主动照明的结构光外，多视图方法还严重依赖对象纹理进行有效的深度提取。另一方面，飞行时间技术是纹理的竞争者，可以在较大的检测范围上保持深度分辨率。然而，对随机运动具有鲁棒性的高速密集深度映射仍然是飞行时间相机面临的挑战。长期以来，多视图方法和飞行时间技术的独特优势和局限性分割了三维成像相机的设计，限制了现有三维视觉解决方案的能力和应用范围。

       近日，来自中国杭州浙江实验室仿人传感研究中心的Xiaohua Feng等人报告了一种紧凑型光场摄影技术，该技术可通过简单的光学元件和少量任意格式的传感器（从二维区域到单点探测器）获取大规模光场，最终实现密集多视图测量，数据负载降低数量级。他们演示了紧凑型光场摄影技术，可高效地多视图采集飞行时间信号，从而实现具有扩展深度范围和严重场景遮挡的快照三维成像。此外，他们还展示了紧凑型光场摄影如何利用曲面和断开曲面实现实时非视线三维视觉。紧凑型光场摄影将为高速3D成像带来广泛益处，并在各个学科中开辟新的途径。相关研究工作发表在《Nature Communications》上。（詹若男）

       文章链接：Xiaohua Feng et al. Compact light field photography towards versatile three-dimensional vision. Nature Communications (2022) 13:3333 https://doi.org/10.1038/s41467-022-31087-9