3D高速追蹤光學裝置  優化自動駕駛系統

編譯／高晟鈞

研究人員開發了一種基於單畫素成像的3D高速追蹤光學裝置，其追蹤速度比傳統技術快上了200倍以上，有望增強自動駕駛汽車等技術的感知能力，改善安全監控系統，並為工業檢測提供更有效的監控和品質控制。此外，該追蹤裝置取得環境訊息時不需要重建物體的圖像來計算位置，大大減少了資料儲存和計算成本。

單畫素成像是什麼

一般來說，不論照片或是影片都是通過傳感器捕獲光子來製作的，環境光會反射物體，被鏡頭捕捉後聚焦在由畫素組成的螢幕上。以最普通的數位相機來說，是由數百萬畫素組成，這些畫素通過檢測光在每個空間點的強度和顏色進行成像。

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相比於一般相機收集「空間訊息」來構建圖像，單畫素成像（Single-Pixel Imaging）不具備空間解析度，僅僅依靠收集光的「強度訊息」來對物體成像。單畫素相機會在成像前或後，經由特殊的空間光調製器「DMD」，後經由透鏡在相機上成像。

單畫素相機的要求遠低於一般相機，並且在散射、弱光的環境，以及成像技術相對不成熟的其他波長段，展現了巨大優勢。

高速追蹤

不同於一般的正交投影，研究團隊使用非正交投影方法，進而創建用於計算物件位置的3D座標，這種方法不只減少了整體裝置的尺寸，也比一般的正交投影來得有效。新的高速追蹤裝置包括了532nm的雷射、具有20kHz的DMD以及兩個單畫素成像裝置。

研究團隊經測試後，在20 kHz DMD的調製下，實現了6667 Hz的驚人追蹤速率。此外，取得3D座標僅需要6個位元組的儲存空間和2.4微秒的計算時間，大幅降低了高速追蹤所需要的設備成本。

可惜的是這項技術目前只限於追蹤單個物體，研究團隊正在開發透過單畫素成像追蹤多物體的方法。

資料來源:Innovations

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