2010年11月份，微軟公司發(fā)布了作為其游戲平臺(tái)Xbox外設(shè)的體感裝置Kinect，徹底改變了用戶與視頻游戲的互動(dòng)方式，并成為有史以來(lái)最為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的3D相機(jī)。此后，由于微軟將其軟件對(duì)程序員和開(kāi)發(fā)人員完全開(kāi)源，使Kinect的應(yīng)用完全超出了視頻游戲范圍，進(jìn)入了全身3D掃描、運(yùn)動(dòng)跟蹤和其他許多有趣的領(lǐng)域。在上市之后短短60天里，微軟就已經(jīng)售出800萬(wàn)臺(tái)Kinect，使其成為銷售速度最快的電子設(shè)備。

    然而，盡管Kinect提升了游戲體驗(yàn)并且?guī)?lái)了很多新的創(chuàng)意，但它并非沒(méi)有其局限性。比如，Kinect在戶外環(huán)境中的表現(xiàn)就不盡如人意，無(wú)法產(chǎn)生高解析度的圖像。

今天，美國(guó)西北大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)就在美國(guó)能源部和海軍研究辦公室的支持下開(kāi)發(fā)的一款類似的裝置，就吸取了Kinect的所有優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上增加了更多的功能與特性。

    這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人是美國(guó)西北大學(xué)McCormick工程學(xué)校的電氣工程和計(jì)算機(jī)學(xué)副教授OliverCossairt，該項(xiàng)目的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出一款不僅能夠彌補(bǔ)Kinect所有的短板，而且更加廉價(jià)的3D掃描設(shè)備。

    對(duì)于第一和第二代的Kinect，主要依靠的是一種投射光圖案來(lái)感測(cè)和處理景物深度。據(jù)天工社了解，雖然該技術(shù)的工作原理近乎完美，但它難以生成用戶所渴望的高分辨率圖像。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，Cossairt在自己開(kāi)發(fā)的裝置上使用了激光，這樣即使在太陽(yáng)存在的條件下它也能感測(cè)，因?yàn)樗拳h(huán)境光更亮。

    “為了讓一臺(tái)3D相機(jī)在人們眼中變得有用，它必須是您可以在正常的日常環(huán)境中使用的東西，”Cossairt說(shuō)。“戶外就是其中之一，Kinect不能在戶外發(fā)揮作用，而我們的MotionContrast（運(yùn)動(dòng)對(duì)比）3D掃描儀就可以。”

    Cossairt將自己的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的3D相機(jī)命名為MotionContrast3D激光掃描儀（MC3D），MC3D使用的技術(shù)類似于最早Kinect使用的單點(diǎn)掃描技術(shù)，但是它僅僅掃描場(chǎng)景已經(jīng)改變的部分，這最終使得掃描過(guò)程更快而且能夠獲得較高的品質(zhì)。這一過(guò)程可以用人眼的原理做比較，神經(jīng)元只有在視覺(jué)刺激發(fā)生變化的時(shí)候才啟動(dòng)，而不是永不停息地掃描場(chǎng)景中的每一個(gè)細(xì)節(jié)。

“如果你一遍又一遍地向眼睛發(fā)出相同的信號(hào)，神經(jīng)元會(huì)停止反應(yīng)。”Cossairt說(shuō)。“神經(jīng)元只在你的視覺(jué)刺激出現(xiàn)改變的時(shí)候有反應(yīng)。我們意識(shí)到，這一原則對(duì)于一個(gè)3D掃描系統(tǒng)也是有用的。”

    當(dāng)然，MC3D掃描技術(shù)的速度和質(zhì)量使得它非常適合各種應(yīng)用。Cossairt認(rèn)為MC3D3D激光掃描儀可以用在機(jī)器人技術(shù)、生物信息學(xué)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和自動(dòng)化制造等領(lǐng)域。

近日，Cossairt和他的研究團(tuán)隊(duì)獲得了一筆谷歌研究獎(jiǎng)教金（GoogleFacultyResearchAward）以支持將他們的MC3D掃描技術(shù)整合到一個(gè)自主駕駛汽車平臺(tái)上。下面是介紹MC3D掃描技術(shù)原理的視頻：