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

Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче

Исследователи из университета МИСИС усове...

Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание
Science Advances: Ученые научились предсказывать водородное охрупчивание

При выборе материала для инфраструктурных...

В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ
В ПИШ КАИ создали «мост» к цифровому двойнику композитных преформ

Образовательное пространство Технологическое м...

Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм
Physical Review Letters: Ученые описали альтернативный магнетизм

Магнитные материалы традиционно классифицируют...

Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу
Nature: Международная группа ученых решает сложную физическую задачу

Сильно взаимодействующие системы играют важную...

В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом
В MIT разрабатывают бытовых роботов, наделенных здравым смыслом

С помощью большой языковой модели инженеры Мас...

Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах

Исследовательская группа, работающая в UN...

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

Когда речь заходит о сверхпроводящих куби...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

В России предложили новую классификацию камней в почках по структуре и составу
В России предложили новую классификацию камней в почках по структуре и составу
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры
Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
Ученые МИСИС выяснили, как сделать суперконденсаторы ещё круче
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Исследование МГПУ объясняет, как справиться с одиночеством в мегаполисе
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Как музыка влияет на эмоции дошкольников: открытие психологов МГУ
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Студент из Владивостока придумал товарные ценники на основе электронных чернил
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Microgravity: Полет на Марс может не состояться из-за просроченных лекарств
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Археологи СФУ нашли артефакты первых русских поселенцев Красноярска
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Горные деревья спасаются от потепления, сползая и поднимаясь по склонам
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Transportation Research: Выбросы абразива от поездов вызывают беспокойство
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Ученые из СПбГУТ отправились в научную экспедицию в Арктику
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Казанские ученые заявили, что адаптивность молочного скота важнее генетики
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
Звездный магнетизм может указывать на потенциальную обитаемость экзопланеты
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
IEEE Access: Актуатор в реабилитационных перчатках восстановит движение пальцев
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита
Scientific Reports: Экологичное лечение спасает яйца кальмаров от паразита

Новости компаний, релизы

Конференция по актуальным проблемам водоподготовки
Ученые ТПУ в составе международной коллаборации выяснили, что смертность от болезней сердца в мире снизилась на 35% за после...
ПМЭФ-2024: СПбГУ представил систему контроля на основе искусственного интеллекта
ИТ: тренды индустрии и рынка труда
Медики СПбГУ создали линию мышей для разработки новых методов лечения слепоты у человека