英国：LED和智能手机足以完成光度立体成像

在英国EPSRCQuantIC研究计划的支持下，斯特拉斯克莱德大学光子学研究所和布里斯托尔机器人实验室的团队开发了一种可用于光度立体成像的新方法：从固定的摄像机角度和不同的角度。照明方向可创建3D图像。
这标志着光度立体（PS）成像技术的改进。该团队致力于在早期研究中探索LED灯的潜在功能。
在2018年，他们提出了``照明即服务''的概念：LED提供成像照明和可见光通信，3D成像用于自动监视区域中的活动，同时为机器人提供无线连接代理商在同一个空间。技术突破从理论上讲，如果有效利用PS成像技术，则可将其用于过程控制，机器人导航，公共场所的安全和监视应用以及结构监视。
但是，现实是很骨感的。传统PS技术固有的复杂性使其无法在现有的建筑基础架构中有效使用：首先，它需要与室内或室外照明设备中的PS专用照明兼容；其次，它必须与室内或室外照明设备中的PS特殊照明兼容。
其次，它需要使用大量电缆来连接相机和光源。彼此切换以同步照明系统和图像采集系统。
如果可以克服实际操作中的困难，则PS成像技术可以为3D成像进入工业或安全应用铺平道路，从而带来更直接的可视化方法。英国的斯特拉斯克莱德大学克服了这一困难。
根据TheOpticalSociety（OSA）杂志OpticsExpress上发表的一项研究，研究人员证明，可以使用移动电话和LED进行3D光学成像，并且与标准照明基础结构兼容，并且不需要人为地同步照相机和照明。研究人员发现，当从顶部到底部照亮物体但从侧面成像时，也可以重建3D图像。
这种布置允许将头顶光源用于照明。研究小组的博士生LeFrancois说：“据我们所知，我们是第一个将自上而下的照明系统与侧面图像采集相结合的系统，其中光调制与相机自同步。
我们希望消除光源。与相机的连接使光度立体成像更易于部署。
为了使光纤采集和照明同步，研究人员还开发了一种算法，该算法以独特的方式调制每个LED。这就像一个指纹，可让相机确定哪个LED产生哪个图像。
新的调制方法还带有自己的时钟信号，该信号由摄像机被动检测，并允许图像捕获与LED自同步。使用手持式手机相机记录成像数据，然后自动使用团队的算法将其处理为3D图像。
展示用哑光材料印刷的小型雕塑。为了演示这种新方法，研究人员将其调制方案与基于市售LED的亮度立体声设置结合使用：一个简单的Arduino板提供LED的电子控制，以及用于智能手机的高速视频模式。
提供图像捕获。演示对象是一个高48毫米的小雕像。
他们用磨砂材料对该雕像进行3D打印，以避免可能使成像复杂化的任何发亮表面影响显示效果。在确定了LED和智能手机的最佳位置之后，研究人员在对42厘米外的小雕像进行成像时，仅获得了2.6毫米的重建误差。
该错误率表明重建的质量可与其他光度立体成像方法相媲美。他们还能够重建运动物体的图像，并表明该方法不受环境光的影响。
该项目在其发表的论文中指出：“这些努力使PS成像无需同步，减少闪烁，并实现了与天花板照明以及壁挂式和移动相机的兼容性。在这种情况下，PS成像将与光兼容。
保真（LiFi）网络或可见光定位（VLP）共存，使用相同的LED灯实现所有这些功能和一般照明。 LeFrancois补充说：“在室内部署一个智能照明系统，房间中的任何摄像头都可以使用该照明系统，并从周围环境中检索3D信息。
LED正在探索更多的应用领域，例如光通信，可见光定位和成像。这不是胡说八道。