東芝攝影新技術(shù) 一次拍攝、兩種圖像

近日，東芝成功開發(fā)出使用單反相機(jī)拍攝一次即可同時(shí)獲取彩色圖像和距離圖像的攝影技術(shù)，通過(guò)全新鏡頭設(shè)計(jì)與圖像處理技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了可與立體相機(jī)媲美的高精度距離檢測(cè)。該技術(shù)已于2016年6月8日在日本橫濱舉辦的第22屆“SSII2016圖像傳感交流會(huì)”上正式發(fā)布。

近年來(lái)，越來(lái)越多的機(jī)動(dòng)車開始在車頭、車尾以及側(cè)面搭載多個(gè)攝像機(jī)或傳感器，在自動(dòng)駕駛等駕駛輔助技術(shù)領(lǐng)域取得了迅猛發(fā)展，同時(shí)，基于無(wú)人機(jī)和機(jī)器人遠(yuǎn)程操控的基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)日益盛行，這些設(shè)備搭載的影像感應(yīng)器發(fā)揮著日益重要的作用。但是，在拍攝普通的二維影像以外，有時(shí)還需要掌握對(duì)象物體的形狀、動(dòng)作、距離等動(dòng)態(tài)三維空間的情況。

截至目前，人們已經(jīng)開發(fā)出立體相機(jī)注1、紅外深度傳感器注2、超聲波傳感器注3、毫米波雷達(dá)注4、LiDAR注5、SfM技術(shù)注6等各種各樣的距離測(cè)量技術(shù)。但以立體相機(jī)為例，為了獲得高精度的測(cè)量結(jié)果，需要將兩臺(tái)相機(jī)的間距設(shè)定在30cm左右，這不利于實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化。另外，紅外深度傳感器和超聲波傳感器分別需要向?qū)ο笪矬w照射紅外圖案和超聲波，無(wú)法測(cè)定距離數(shù)十米以外的物體。而毫米波雷達(dá)和LiDAR不僅成本偏高，也難以實(shí)現(xiàn)小型化。此外，SfM技術(shù)，由于需要移動(dòng)相機(jī)進(jìn)行拍攝，再通過(guò)多張圖像進(jìn)行距離測(cè)量，對(duì)于運(yùn)動(dòng)中的物體而言，難以確保距離檢測(cè)的精度。

綜上所述，現(xiàn)有的各種距離傳感器各有優(yōu)劣，難以在小型化、低成本的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高精度的距離檢測(cè)。

為此，東芝采用獨(dú)自研發(fā)的彩色濾鏡與圖像處理相結(jié)合的方式，開發(fā)出可從一張單反相機(jī)拍攝圖像中獲取彩色圖像與高精度距離圖像的攝影技術(shù)。具體而言，即在鏡頭前端的開口部位安裝由藍(lán)色與黃色鏡片構(gòu)成的東芝獨(dú)有的彩色開放式濾鏡，根據(jù)與物體之間的距離形成虛化和顏色偏移，再通過(guò)分析從一張攝影圖像中獲得的虛化與顏色偏移，即可對(duì)每一個(gè)像素與物體之間的距離進(jìn)行檢測(cè)。這種彩色濾鏡可透過(guò)有利于提高亮度的綠色光，有效抑制了圖像畫質(zhì)的劣化。使用市售相機(jī)進(jìn)行測(cè)試后的結(jié)果表明，通過(guò)單反相機(jī)拍攝的圖像，即可獲得與相機(jī)間距35cm的立體相機(jī)相媲美的距離精度。這項(xiàng)技術(shù)采用鏡頭與圖像處理相結(jié)合的方式，用戶即便使用普通的影像感應(yīng)器也可完成。

未來(lái)東芝將繼續(xù)推進(jìn)相機(jī)小型化和圖像處理高速化研發(fā)，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)新技術(shù)實(shí)用化。

(注1)使用兩臺(tái)相機(jī)進(jìn)行拍攝，利用三角測(cè)量法檢測(cè)距離。

(注2)照射紅外圖案，使用紅外相機(jī)進(jìn)行拍攝，根據(jù)紅外圖案的偏移檢測(cè)距離。

(注3)發(fā)射超聲波，根據(jù)反射波的接收時(shí)間檢測(cè)距離。

(注4)發(fā)射毫米波，根據(jù)反射波的接收時(shí)間檢測(cè)距離。

(注5)Light Detection and Ranging 照射激光，根據(jù)反射波的接收時(shí)間檢測(cè)距離。

(注6)Structure from Motion 移動(dòng)相機(jī)進(jìn)行拍攝，根據(jù)多個(gè)角度的圖像計(jì)算距離。