MITの新しい「偏光3D」スキャナーはスキャナーの精度を1,000倍向上させる

3D プリンティングの人気が高まるにつれて、3D スキャンの重要性がますます高まっています。現在の 3D スキャンには、スキャン品質が低いか高価であるなど、多くの欠点があります。しかし、マサチューセッツ工科大学メディアラボ (MITML) の研究者が新しい偏光技術「偏光 3D」を開発したため、この状況はすぐに変わるかもしれません。この技術は、既存の標準的な市販 3D スキャナーの解像度を驚異の 1,000 倍向上させるだけでなく、多くの高精度な工業用レーザースキャナーよりも経済的です。

市場には高度で高品質な 3D スキャナーが数多く存在していると言えます。物体の表面の質感、色、光の吸収と反射を捉えることができます。しかし、MIT の新しいテクノロジーはさらに強力です。スキャン品質が 1000 倍高いだけでなく、価格も手頃です。

この 3D イメージングの画期的な進歩は、古い偏光技術と Microsoft のモーションセンシング周辺機器 Kinect を使用する研究者によって実現されました。偏光は物理現象です。偏光サングラスやほとんどの 3D 映画は、その原理を利用して作られています。本質的には、光が物体から反射する方法に影響を与えます。

「現在、写真家は2Dカメラの偏光フィルターを使用して美しい写真を撮影していますが、『偏光3D』はこれをさらに拡張して3Dカメラに適用し、既存のミリメートルレベルの市販深度センサーの解像度を3桁向上させてミクロンレベルにまで高めることができます」とMITMLの研究者は述べています。

中国の専門的な3DプリントメディアプラットフォームであるAntarctic Bearによると、この「偏光3D」の開発プロセスは次のとおりです。まず、研究チームは光の偏光を利用して、物体から反射される光の方向と位置を正確に測定できる新しいアルゴリズムを作成しました。次に、Microsoft Kinect スキャナーと通常の偏光写真レンズをカメラの前に置き、各実験で 3 つの分離フィルターを使用してオブジェクトの写真を 3 枚撮影し、新しいアルゴリズムを使用して結果の画像の光の強度を比較しました。数回の実験を経て、彼らは望み通りの結果を得ました。Kinect の解像度が、当初のセンチメートルレベルからミクロンレベルへと 1,000 倍に向上したのです。以下の比較写真からその効果がはっきりとわかります。

解像度は向上しましたが、コストを削減できなければ、コンシューマーグレードのハイエンド 3D スキャナーを作成することは依然として不可能です。そこで、研究者たちは自分たちの技術を実際にテストするために、より高価な産業用レーザースキャナーを使用して実験を繰り返しました。この結果は、「Polarization 3D」がより高い解像度を実現できることを改めて証明しています。

「今では、3D カメラを携帯電話に収まるサイズに小型化できます」と、偏光 3D 技術の開発に携わった MIT 大学院生の Achuta Kadambi 氏は言います。「ただし、3D センサーと組み合わせる必要があるため、形状の再構築は粗くなります。これは偏光技術の自然な応用です。低品質のセンサーを使用して偏光フィルターを追加することで、レーザースキャナーよりも優れた結果を得ることができるからです。」

現在、「Polarization 3D」研究の詳細は論文にまとめられています。ご興味がおありの方は、こちらをクリックしてご覧ください。もちろん、英語と物理の知識が十分であることが前提です。

この「偏光3D」技術は、経済的で高精度な3Dスキャナーの製造に使用されるだけでなく、自動運転車の開発にも使用できます。自動運転車は現在、雨、雪、霧などの比較的悪天候にうまく対応できないためです。研究チームはテストにおいて、上記気象条件下での光の干渉波から有用な情報を得ることができ、光の分散に対処することができました。「制御された条件下で光の散乱を減らすための、これはほんの小さな前進に過ぎません」とカダンビ氏は言う。「しかし、良いスタートです。」

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