Разработан метод генерации трехмерных голограмм из обычных двухмерных снимков

Голограммы, позволяющие получить трехмерное, или 3D изображение объектов, обеспечивают уровень детализации, недостижимый для обычных двумерных 2D изображений.

Благодаря своей способности создавать реалистичное и захватывающее представление о трехмерных объектах, голограммы обладают огромным потенциалом для использования в различных областях, включая медицинскую визуализацию, производство и виртуальную реальность. Традиционно голограммы строятся путем записи трехмерных данных объекта и взаимодействия света с объектом. Однако этот метод требует больших вычислительных затрат, поскольку для получения трехмерных изображений необходимо использовать специальную камеру. Это делает создание голограмм сложной задачей и ограничивает их широкое применение.

В последнее время для генерации голограмм также было предложено множество методов глубокого обучения. Они позволяют создавать голограммы непосредственно на основе 3D-данных, полученных с помощью RGB-D-камер, которые фиксируют как цветовую, так и глубинную информацию об объекте. Такой подход позволяет обойти многие вычислительные проблемы, связанные с традиционным методом, и представляет собой более простой подход к созданию голограмм.

Теперь группа исследователей под руководством профессора Томоёси Шимобабы (Tomoyoshi Shimobaba) из Высшей инженерной школы Университета Чиба предлагает новый подход, основанный на глубоком обучении, который еще больше упрощает процесс создания голограмм, позволяя получать 3D-изображения непосредственно из обычных цветных 2D-изображений, снятых с помощью обычных камер. Йошиюки Ишии и Томоёши Ито из Высшей инженерной школы Университета Чиба также принимали участие в этом исследовании, результаты которого были опубликованы 2 августа 2023 года в журнале Optics and Lasers in Engineering.

Объясняя смысл этого исследования, профессор Шимобаба сказал:

При реализации голографических дисплеев существует ряд проблем, включая получение трехмерных данных, вычислительные затраты на голограммы и преобразование голограммных изображений в соответствии с характеристиками голографического устройства отображения. Мы предприняли это исследование, поскольку считаем, что глубокое обучение в последние годы стремительно развивается и обладает потенциалом для решения этих проблем.

В предлагаемом подходе используются три глубокие нейронные сети (ГНС) для преобразования обычного двумерного цветного изображения в данные, которые могут быть использованы для отображения трехмерной сцены или объекта в виде голограммы. Первая ДНС использует в качестве входных данных цветное изображение, полученное с помощью обычной камеры, а затем предсказывает соответствующую карту глубины, предоставляя информацию о трехмерной структуре изображения. Как исходное RGB-изображение, так и карта глубины, созданная первой ДНН, затем используются второй ДНН для создания голограммы. Наконец, третья ДНН дорабатывает голограмму, созданную второй ДНН, и делает ее пригодной для отображения на различных устройствах.

Исследователи обнаружили, что время, затрачиваемое предложенным подходом на обработку данных и создание голограммы, превосходит время работы современного графического процессора.

Еще одним немаловажным преимуществом нашего подхода является то, что воспроизводимое изображение конечной голограммы может представлять собой естественное трехмерное воспроизводимое изображение. Более того, поскольку информация о глубине не используется при генерации голограммы, данный подход является недорогим и не требует использования устройств формирования трехмерных изображений, таких как RGB-D камеры, после обучения, — добавляет профессор Шимобаба, обсуждая полученные результаты.

В ближайшем будущем этот подход может найти потенциальное применение в head-up и head-mounted дисплеях для генерации 3D-дисплеев высокой четкости. Аналогичным образом, он может революционизировать создание автомобильного голографического дисплея, который сможет представлять пассажирам необходимую информацию о людях, дорогах и знаках в 3D. Таким образом, предполагается, что предложенный подход откроет путь к развитию повсеместной голографической технологии.

18.10.2023


Подписаться в Telegram



Хайтек

Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов
Nature Communications: Совершен прорыв в создании квантовых материалов

Исследователи из Калифорнийского универси...

PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути
PNAS: Клеточный каркас разобрали на микроскопические пути

Исследователи из Принстона применили спле...

Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ
Детекторы космических лучей для TAIGA- Muon запустят в серию в ТПУ

Ученые из Томского политехнического униве...

Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света
Physical Review Letters: Открыт материал с большим невзаимным поглощением света

В основе глобальной интернет-связи лежит оптич...

Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения
Applied Surface Science: Открыт путь к мемристорам нового поколения

Мемристорные устройства представляют собой кат...

Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников
Frontiers of Optoelectronics: Прогресс в области двумерных полупроводников

Замещающее легирование чужеродными элементами ...

Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло
Angewandte Chemie: Ученые объяснили, почему металлы превращаются в стекло

Если проникнуть глубоко-глубоко под повер...

Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак
Создан катализатор для преобразования нитратного загрязнения в аммиак

Загрязнения, извергаемые бурно развивающейся м...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Транзисторы на основе бальзового дерева усилят позиции зеленой электроники
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Наноразмерное покрытие ускоряет работу катализаторов на основе наночастиц золота
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Scientific Reports: ИИ показал больший творческий потенциал, чем человек
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
NSMBio: Исследование проливает свет на истоки неврологических заболеваний
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
British Journal of Anaesthesia: Ученые выявили ошибку в работе пульсоксиметров
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
PRL: Ученые продвинулись в управляемом ускорении электронов в микромасштабе
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
Blood: Создана новая стратегия поиска и уничтожения стволовых клеток лейкемии
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
Лесовосстановления недостаточно для возмещения углерода от заготовки древесины
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
PNAS Nexus: Хоть горшком назовите, только учитывайте культурные различия
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Nature Comm: Ошибка Пифагора вынуждает пересмотреть принципы создания музыки
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Открыт антивозрастной эффект витамина D и рецептора в средней кишке дрозофилы
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Physical Review Applied: Ниобий воскресили для квантовых технологий
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть
Journal of the American Heart Association: Сидячий образ жизни приближает смерть

Новости компаний, релизы

НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
НАИРИТ объявит итоги Всероссийского инновационного конкурса 21 февраля
«Инструменты инновационного развития»
«Инструменты инновационного развития»
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
3 причины перехода с печатной рекламы на цифровую
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Виды резервирования серверов для задач АСУ ТП
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса
Выбор клиники и лечащего врача с помощью специализированного сервиса