【摘 要】
:
2012年,计算机科学教授安东尼奥在休假时,偶然看到墙上有些奇怪的“斑块”。他环顾四周,发现房间内没有一件物品的轮廓符合这些剪影。这究竟是谁的影子?难道房间里有人眼看不见的东西?偶然相机 经过教授的一番研究,他发现那些斑块根本不是影子,而是窗外院子的微弱倒影。这个现象不难理解,它背后是耳熟能详的物理学知识——小孔成像。窗户充当了小孔,物体的光线穿过窗户,便形成墙上的倒像。这次经历却让安东尼奥教授
论文部分内容阅读
2012年,计算机科学教授安东尼奥在休假时,偶然看到墙上有些奇怪的“斑块”。他环顾四周,发现房间内没有一件物品的轮廓符合这些剪影。这究竟是谁的影子?难道房间里有人眼看不见的东西?
偶然相机
经过教授的一番研究,他发现那些斑块根本不是影子,而是窗外院子的微弱倒影。这个现象不难理解,它背后是耳熟能详的物理学知识——小孔成像。窗户充当了小孔,物体的光线穿过窗户,便形成墙上的倒像。这次经历却让安东尼奥教授发现,我们的眼前其实隐藏着很多视觉信息,而且这些信息是可以解读的。
之后,他将诸如墙壁拐角、室内植物以及能够创造环境微弱倒影的这类物体起名为“偶然相机”。因为一般来说,我们看不见这些倒影,它们要比人眼能看到的图像暗了1000倍。
统统显形
安东尼奥和同事比尔·弗里曼的一系列研究表明,计算机不仅能够通过捕捉微弱影像来还原窗外的景象,甚至还能“看到”墙角另一边的行人。例如,当人走到窗户前,便会引起光线的变化。通过对比变化前后的图像,就能“看到”窗外景物的真实面目了。他们把这项技术称为非视线成像技术,也就是说不是通过眼睛直接看到图像,而是经过计算机处理,把看不见的变为可视的。
这是怎么做到的呢?那些被人遮挡住的光线,也携带着窗外景物的信息。理论上来说,提取这些信息并不困难。只要在遮挡前后拍摄照片,将两张照片中的光线数据相减即可。不过实际操作起来,可离不开大量的编程、计算工作。
用物体遮挡窗户,图a表示遮挡前的光线,图b表示遮挡后的光线,图c的孔和遮挡物相同。图b缺失的光线相当于图c通过的光线。
盲区不盲
不过由于“偶然相机”本身所處的环境光线复杂,会产生很多干扰因素,因此研究员提出了“激光主动成像”方法。他们朝墙壁发射了人眼看不到的激光,这些光波在碰到拐角处的物体时会反弹到墙上来,然后被光子探测器接收。
因为物体轮廓是凹凸不平的,那么物体上的每一点距离光子接收器的远近也就各不相同。计算机就是根据每一个光子所走过的路程,来推算出反射物的表面是什么形状的,最终生成一个3D模型。
现在,自动驾驶汽车已经安装了用于直接成像的激光雷达系统,可以反射附近的物体来看到拐角盲区。在未来,我们也许可以用非视线成像来表演一段“透视绝活”,比如去阅读一本合着的书籍,或是在大雾天气看清前方的道路。
其他文献
一只比乐山大佛更高的巨型猛兽,一辆世界上最重的地面移动机械,只有站在它的面前,你才能体会什么叫作真正的渺小,本期内容绝对可以给你带来全新的感受。认证身份信息 这个传说中的大家伙就是斗轮式挖掘机Bagger293,属于德国的一家制造公司,目前正在位于德国西部的一处露天煤矿工作。它的“身高”达到了惊人的96米,相当于30层楼高度,長225米,重达14200吨,你可以想象一下2500头成年非洲雄性大象
为什么要赶走大象?请仔细看看右边的图片,我猜你很快就会知道,这是因为大象在捣乱,搞了太多破坏。那么为什么要科学地赶走大象?这个嘛,是因为大象也有苦衷,而且它们是受保护的动物,要赶也得先保证它们的安全。这可有点儿难。大象既聪明又危险,全世界的动物保护专家伤透了脑筋,用尽办法也难做到这一点。 到底怎么办?在找到解决办法以前,让我先给你讲个故事,告诉你大象到底有多麻烦。 大象真麻烦 毫不夸张地说,
在上亿年前的侏罗纪时代,恐龙逐渐成了陆地霸主。假如,穿越回侏罗纪时代,你最想变身哪种恐龙? 如果你是素食主义者,你将有很多种选择,因为侏罗纪气候温和、植被繁盛,许多大型草食恐龙纷纷出现,比如尾巴像鞭子一样的梁龙、身上背满武器的剑龙……如果你是肉食爱好者,那我向你强烈推荐侏罗纪出色的杀手——异特龙。你问我为什么不推荐爆款恐龙——霸王龙,还不是因为那时还没有它。试题一: 小恐龙都是从蛋壳里钻出来的
《侏罗纪世界》里除了有老牌明星霸王龙,基因变种“戏精”暴虐霸王龙和暴虐迅猛龙,还有一个最具实力的抢镜“演员”——沧龙。电影特效把沧龙描绘成一头圆胖的怪物,拖着肥硕的尾巴在幽深的水底巡行,张开满口尖牙,似乎对任何会动的物体都很感兴趣。真是吓人,这种可怕的海怪生存在7000万到6600万年前的白垩纪。在古生物学家脑子里,沧龙可完全不是电影中那个样子的。银幕沧龙VS现实中的沧龙 电影里的沧龙看起来比一
我们生活的地方很少见到火山爆发,但这并不代表你就逃到了它的阴影之外。在炎炎夏日,它可能会带来冰霜,而冬天还可能因此更冷。就算想象力再丰富,你也没法把通红滚烫的岩浆和冰雪扯上关联。但是,神奇的自然界时刻都准备要轰击你的脑瓜。 火山制造冬天 火山冬天的意思并不是说,一次火山喷发之后,整个地球就陷入了严冬。而是火山喷发后,全球气温在几个月甚至几年的时间内都下降了。有时仅为零点几度,有时是几度。可别小
准备好了吗?今天我们来说说有关外星人的事儿。 其实,就连这个星球上最聪明的人也搞不清楚外星人究竟存不存在。但是许多人相信,在如此辽阔的宇宙里,只有地球这一颗星球存在生命似乎不太可能。何况,有些人早就按捺不住寂寞,向全宇宙散发消息,试图和躲在某个角落的外星人隔空喊话了。 外星人会收到他们的消息吗? 我们这样贸然邀请外星人来地球做客,是个明智的决定吗? “古法”寻觅外星人 找外星人这件事可谓
海风吹来的电能 我国海岸线漫长,海上风能资源丰富,近海风能可供开发资源达到5亿千瓦。这份来自大自然的馈赠没人能拒绝。大风车,建起来! 海上风力哪里强 想用海风发电,自然希望风越大越好。2010年,国家气候中心模拟给出了中国近海70m高度风能资源分布。在各个海域中,以台湾海峡的风能资源最为丰富,其次是浙江沿海、广东东部沿海和渤海辽东湾。因此,我国的海上风电项目在这一带较为集中,比如江苏如东潮间
Hello!大家好!还记得我们吗?我们是代替人类前往遥远的木星进行侦查活动的朱诺号—上的乐高小人!本月,我们迎来了一个重要时刻,那就是我们来木星整整两年了!按照人类的习惯,这个时候总是需要隆重纪念一下。恰好,朱诺号拉着我们绕着木星转了一圈又一圈,拍下了无数张珍贵的照片。接下来,有请我们的大明星—朱诺号出场。为什么去木星 咳咳咳——轮到我了吗?好紧张。先说说为什么去木星。 木星是一颗距离地球非常