跟AI玩躲猫猫更难了，他们向苍蝇和蝙蝠学到了最先进的成像技术

来自加州大学洛杉矶分校（UCLA）的两位生物工程师和一名前博士后学者，共同开发了一类新的仿生三维摄像系统，可以模仿苍蝇的多视角视觉和蝙蝠的自然声纳感应，实现深度可扫描盲点的多维成像。

论文截图

苍蝇的复眼 | Wikimedia Commons, Thomas Shahan / CC BY 2.0（https://creativecommons.org/licenses/by/2.0）

受到这两种动物的启发，加州大学洛杉矶分校（UCLA）领导的团队开始设计一种具有先进功能的高性能3D摄像系统。研究负责人、UCLA萨穆埃里工程学院（Samueli School of Engineering）的生物工程副教授高亮表示：“这个想法虽然之前已经尝试过，但主要障碍则一直是长距离和围绕遮挡物的识别。为了解决这个问题，我们开发了一个新的计算成像框架，它首次利用简单的光学设备和一个小的传感器阵列，获得兼具宽度和深度的全景图像。”

这一框架被称为“紧凑光场成像”，或称CLIP（Compact Light-field Photography），允许相机系统在更大的深度范围或环绕周围观察物体。在实验中，研究人员证明他们的系统可以“看到”传统3D相机无法发现的隐藏物体。

紧凑光场成像（CLIP）原理 | 参考资料[1]

研究人员还使用了一种“光探测和测距” （Light Detection And Ranging, LiDAR）技术，使用激光扫描周围环境以创建该区域的三维地图。如果没有CLIP，传统的激光雷达会对场景进行高分辨率的快照，然而会像人类的眼睛一样，忽视隐藏的物体。

研究人员使用七台带有CLIP的LiDAR相机阵列拍摄一个场景的低分辨率图像，处理各个相机的拍摄结果，然后在高分辨率三维成像中重建综合该场景。结果显示，该相机系统可以对包含多个不同距离物体的复杂三维场景进行成像。

拓展深度的激光雷达快照 | 参考资料[1]

“如果你遮住一只眼睛，看向你的笔记本电脑，有一个咖啡杯只是稍微藏在电脑后面，你可能就看不到它，因为笔记本电脑挡住了视线。”同样是加州纳米系统研究所成员的高亮解释说，“但如果你同时用两只眼睛看，你会得到一个更好的物体视图。这有点像这里发生的事情，但现在想象一下用昆虫的复眼看杯子。现在，对物体的多视角观察是有可能实现的。”

根据高亮的说法，CLIP能够帮助相机阵列以类似的方式对隐藏的物体进行观察。与LiDAR相结合，该系统能够实现蝙蝠回声定位的效果，因此人们可以通过光反射到相机所需的时间来发现隐藏的物体。

[1] Feng X, Ma Y, Gao L. Compact light field photography towards versatile three-dimensional vision[J]. Nature Communications, 2022, 13(1): 1-10.

[2] https://phys.org/news/2022-08-bug-eyes-sonar-bioengineers-animal.html

编译：矩阵星

编辑：靳小明

排版：尹宁流

题图来源：Intelligent Optics Laboratory, Liang Gao/UCLA

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