Kluczem do sukcesu ma być wykorzystanie zjawiska polaryzacji światła, czyli zmiany kierunku oscylacji fal. Jak obrazowo tłumaczą to zjawisko inżynierowie z MIT, fala elektromagnetyczna to falujący zawijas, a polaryzacja odnosi się do kierunku tego falowania – zawijas może więc falować w górę i w dół, na boki oraz w orientacjach pośrednich. Co kluczowe, polaryzacja odbitego światła jest powiązana z geometrią obiektu, który to światło odbija. Dlaczego więc nie wykorzystać tego zjawiska w pomiarach tego obiektu? Problem w tym, że każdy taki pomiar bazujący na badaniu polaryzacji światła oferuje dwie jednakowo prawdopodobne hipotezy, a wskazanie tej właściwej wymaga czasochłonnych obliczeń.
Wydaje się jednak, że naukowcom z MIT udało się ten problem rozwiązać. W swoich eksperymentach wykorzystali oni popularny czujnik ruchu Microsoft Kinect (pozwalający użytkownikowi na interakcję z konsolą gier bez konieczności używania kontrolera) wzbogacony o zwykły filtr polaryzacyjny. Korzystając z takiego zestawu, wykonywano po trzy zdjęcia mierzonego obiektu, każde z innym ustawieniem filtru, a następnie wynikowe obrazy porównywano za pomocą specjalnego algorytmu, by otrzymać trójwymiarowy model obiektu.
Wyniki eksperymentu wyglądają obiecująco. Korzystając wyłącznie z urządzenia Kinect, naukowcy byli w stanie tworzyć modele obiektów oddalonych o maksymalnie kilka metrów w rozdzielczości około centymetra. Użycie filtru pozwoliło zwiększyć rozdzielczość aż do poziomu kilkudziesięciu mikrometrów. Co ciekawe, tak otrzymany model okazał się bardziej szczegółowy nawet od danych pozyskanych przez skaner laserowy.
Porównanie modelu 3D wygenerowanego przez sensor Kinect (a), skaner laserowy (b) oraz Polarized 3D (c)
Swój wynalazek naukowcy z MIT ochrzcili nazwą Polarized 3D. Teraz za cel stawiają sobie integrację go ze smartfonem. Problemem będzie tu np. wbudowanie filtru polaryzacyjnego – użycie tradycyjnego rozwiązania będzie niepraktyczne, dlatego inżynierowie rozważają użycie siatki filtrów nakładanych na poszczególne piksele sensora. Wyjściowy obraz byłby wówczas trzykrotnie mniejszy od wielkości matrycy w cyfrowej kamerze, ale dla użytkownika smartfona nie powinno to stanowić problemu – wyjaśniają naukowcy.
Do czego będzie można wykorzystać Polarized 3D? Po zintegrowaniu z urządzeniem mobilnym wystarczy wykonać zdjęcia obiektu, by utworzyć jego trójwymiarowy model, a następnie wydrukować go na drukarce 3D. Naukowcy z MIT mają jednak wobec swojego wynalazku znacznie ambitniejsze plany. Chcą, by znalazł on zastosowanie w automatycznie sterowanych samochodach. Nim jednak to nastąpi, trzeba będzie rozwiązać wiele poważnych problemów, np. usprawnić sensor tak, aby poprawnie mierzył we mgle czy przy opadach deszczu lub śniegu.
nadchodzące wydarzenia
zobacz pozostałe
