2022年08月19日更新 工程师构建了具有可见光和红外功能的高速投影仪

杨绿璧
导读 一项国际商业与学术合作产生了一种新型投影仪,它可以以近1,000fps的高速同时独立地投影RGB和不可见红外图像。凭借定制光学引擎实现的高

一项国际商业与学术合作产生了一种新型投影仪,它可以以近1,000fps的高速同时独立地投影RGB和不可见红外图像。凭借定制光学引擎实现的高图像对齐精度,该投影机集成了隐形传感和可见显示,适用于各种新应用,例如动态投影映射。

显示和投影技术的最新进展正在开启感知数字媒体并与之交互的新方式。现代投影仪和相关技术,如投影映射,可以在视觉上增强表面,为游乐设施、音乐会、舞台、数字标牌、任务辅助等开辟可能性。在许多此类应用中,投影目标不仅限于平面、静态屏幕;可以实时控制投影图像以匹配复杂运动目标的表面,使其增强的外观更具说服力。

此类技术称为动态投影映射(DPM)。它们依靠视觉传感方法来检测目标表面,需要高速传感和高投影帧率才能将投影图像与其目标正确融合,而不会出现明显的未对准。不幸的是,传统DPM的用途有限,因为它要么需要将标记连接到目标,要么必须限制在单个平面(图1)才能满足高速要求。

另一方面,投影仪在视觉传感应用中也发挥了重要作用;投影仪-将参考图像投影到目标表面然后捕获它的相机系统可以在不使用标记的情况下有效地获取空间信息。然而,这种类型的感测尚未用于DPM,因为现有设备无法同时处理显示和感测,同时具有高性能且不受干扰。

新型投影仪是国际业务的成果-由东京工业大学(TokyoTech)副教授YoshihiroWatanabe、东京电子设备有限公司的TakeshiYuasa、弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所的UweLippmann和ViALUXGmbH的PetraAswendt领导的学术合作。该投影机可以以925fps的高帧率同时投影可见RGB和不可见红外(IR)图像。Watanabe博士解释说:“使用我们的投影仪,我们可以构建一个系统,该系统可以使用基于投影仪-相机配置的不可见波长来感知其目标表面,这是一项历史悠久的计算机视觉技术,”系统可以根据其传感结果自适应地操纵图像以在可见波长下显示。”

这台投影机的核心(图2)是两个DLP(数字光处理)微镜设备,它们可以同时独立地处理24位RBG和8位红外图像(图3)。该团队还开发了一种新型光学引擎,能够以出色的精度同轴对齐图像,同时实现能够进行高功率投影的紧凑配置。

作为第一个应用案例,该团队计划为新型DPM系统引入他们的新型投影仪,该系统将能够根据感应到的形状来操纵整个场景的外观,无需标记。“传统的DPM方法的局限性在于它们只能用标记来增强目标的外观,”渡边博士说。“我们的投影仪启用的新型映射有望扩展DPM的应用领域。”

此外,虽然在他们的第一个项目中仅将IR投影用于形状传感,但可以设计使用整个系统的投影仪-相机配置来获取更深的空间和物理信息,从而大大增强投影映射。

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