生物工程師造出仿生超級三維相機

科技日報北京8月15日電 （記者張夢然）美國加州大學洛杉磯分校的生物工程師開發了一類新的仿生3D相機系統，可模仿蒼蠅的多視圖視覺和蝙蝠的自然聲吶感應，從而產生具有非凡深度範圍的多維成像，還可以掃描盲點。在計算圖像處理支持下，該相機可破譯隱藏在角落或其他物品後面的物體的大小和形狀。這一技術能集成到自動駕駛汽車或醫學成像工具中，其傳感能力遠遠超出當今最先進水平。這項研究發表在《自然·通訊》上。

蝙蝠可通過回聲定位或聲吶的形式將周圍環境的畫面形象化；昆蟲的複眼則由數百到數萬個單獨的視覺單元組成，使其從多條視線看到同一事物成為可能。受到在蒼蠅和蝙蝠中發現的這兩種自然現象的啓發，加州大學洛杉磯分校研究團隊設計出一種高性能3D相機系統，該系統具有先進的功能，既能利用這些優勢，又能克服自然界的缺點。

研究人員開發了一種全新的計算成像框架，首次通過簡單的光學器件和少量傳感器獲得寬而深的全景視圖。該框架被稱為“緊湊型光場攝影”（CLIP），使相機系統能以擴展的深度範圍“看到”物體周圍。在實驗中，研究人員證明該系統可“看到”傳統3D相機無法發現的隱藏物體。

研究人員還使用了LiDAR（光檢測和測距）技術，其中激光掃描周圍環境以創建該區域的3D地圖。沒有CLIP的傳統LiDAR能拍攝場景的高分辨率快照，但會像人眼一樣錯過隱藏的物體。

該陣列使用7個帶CLIP的LiDAR攝像頭，拍攝場景的低分辨率圖像，處理單個攝像頭看到的內容，然後在高分辨率3D成像中重建組合場景。研究人員展示了相機系統可對具有多個對象的複雜3D場景進行成像，這些對象都設置在不同的距離處。

研究人員稱，CLIP幫助相機陣列以類似的方式理解隱藏的內容。結合激光雷達，該系統能夠實現蝙蝠回聲定位效果，因此可通過光線反射回攝像頭所需的時間來感知隱藏的物體。

總編輯圈點

蝙蝠有功能完備強大的回聲定位系統，甚至能幫它分辨障礙物是昆蟲還是樹枝；而蒼蠅的眼睛包括數千只小眼，幫它們眼觀六路，獲得全景視覺。這兩套系統的精密與高效，也給了人類許多啓發。這一次，科研人員將二者結合，開發出超級3D相機——不僅視野廣闊，還能讓人看到隱藏物體。而且，只需簡單光學器件和少量傳感器就可以做到。它也相當於一套先進的3D掃描系統，若集成到自動駕駛汽車和醫學成像工具中，更能為兩者的技術進步貢獻不少力量。