【千倍精度】3D扫描精度大跃进 MIT研发出新型偏振光技术

近日，麻省理工学院（MIT）媒体实验室的研究人员开发出了一种新的偏振光技术，被称为Polarized 3D。据研究人员称，这种技术能够把一台标准商用3D扫描仪的分辨率提高1000倍。他们认为，该技术不仅比许多高精度的工业级激光3D扫描仪更便宜更好，而且可能实现在智能手机里内置高质量的3D相机以及令人难以置信的高分辨率3D打印，甚至可以将3D扫描仪植入更安全、更敏感的自动驾驶汽车里。

此次突破要得益于偏振光原理以及一个可靠的微软Kinect 3D扫描仪。研究团队解释，光的偏振是在偏光太阳镜和大多数3D电影系统中都能够看到的物理现象。摄影师们已经在2D相机上使用偏振滤镜以获得令人惊叹的照片，因此团队开始思考把这种效果也用到3D照相机上。

为了将偏振光用于3D扫描，MIT的研究团队创建了一个算法，来利用光的偏振现象准确定位和测量将光反射出的对象。随后，他们又发现，在大多数视频游戏机上的标准图形芯片能够帮助进一步确定表面对象的位置。

为此，研究人员使用了一台微软的Kinect，并将普通偏光摄影镜头放在镜头前。在每一个实验中，研究人员使用三个不同的滤镜对同一个对象拍摄三张照片，并用他们的算法对所获图像的光强度进行对比。经过多次实验，结果是明确的：原本Kinect的分辨率为1厘米左右，但是通过结合偏振光信息，它可以实现高达100微米的分辨率，是之前的1000倍。

不过Kinect毕竟是一款消费级的扫描设备，与一台高端的3D扫描仪相差甚远。所以，为了真正验证他们的技术，研究人员对价格高达数千美元的工业级激光扫描仪进行了同样的实验。再一次，Polarized 3D提供了更高的分辨率。

“这项研究融合了两种各有利弊的3D传感技术。”以色列理工学院的电气工程副教授 Yoav Schechner解释说：“一个技术提供了扫描范围内的每个场景像素：这是目前大多数3D成像系统使用的技术。第二个技术则侧重于对象的坡度、局部。换句话说，对于每个场景像素，它去分辨对象的倾斜程度是什么样的……这项研究使得两种技术能够充分弥补各自的不足。”

团队将关于这项研究的细节信息发表在一份公众能够获取到的MIT媒体实验室论文集中，其论文题目为《Polarized 3D：利用偏振光信息的高质量深度感知（Polarized 3D: High Quality Depth Sensing with Polarization Cues）》。

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