Peneliti Menggunakan Penerangan LED Ruangan dan Smartphone untuk Mengambil Citra 3D
Peneliti Menggunakan Penerangan LED Ruangan dan Smartphone untuk Mengambil Citra 3D
Seiring menggantikan sistem penerangan tradisional dengan LED, mereka membawa kemampuan cerdas lebih banyak ke penerangan sehari-hari. Sementara Anda mungkin menggunakan ponsel Anda untuk menurunkan pencahayaan LED di rumah, peneliti telah melangkah lebih jauh dengan memanfaatkan LED yang dikontrol secara dinamis untuk menciptakan sistem iluminasi sederhana untuk citra 3D.
Peneliti telah mendemonstrasikan bahwa citra optik 3D dapat dilakukan dengan ponsel dan LED tanpa memerlukan proses manual kompleks untuk menyinkronkan kamera dengan penerangan.
“Menyebarkan sistem iluminasi cerdas di area indoor memungkinkan kamera mana pun di ruangan untuk menggunakan cahaya dan mengambil informasi 3D dari lingkungan sekitar,” kata Emma Le Francois. “LED sedang dieksplorasi untuk berbagai aplikasi yang berbeda, seperti komunikasi optik, posisi cahaya terlihat, dan citra. Pada suatu hari sistem smart-lighting LED yang digunakan untuk menerangi area indoor mungkin digunakan untuk semua aplikasi ini sekaligus.”
Penglihatan manusia bergantung pada otak untuk merekonstruksi informasi kedalaman ketika kita melihat adegan dari dua arah yang sedikit berbeda dengan kedua mata kita. Informasi kedalaman juga dapat diperoleh menggunakan metode yang disebut photometric stereo imaging di mana satu detektor, atau kamera, digabungkan dengan iluminasi yang datang dari banyak arah. Pengaturan penerangan ini memungkinkan citra direkam dengan bayangan yang berbeda, yang kemudian dapat digunakan untuk merekonstruksi citra 3D.
Photometric stereo imaging tradisional memerlukan empat sumber cahaya, seperti LED, yang ditempatkan simetris di sekitar sumbu pandang kamera. Dalam pekerjaan baru, peneliti menunjukkan bahwa citra 3D juga dapat direkonstruksi ketika objek diiluminasi dari atas ke bawah tetapi diimajin dari samping. Pengaturan ini memungkinkan penerangan ruangan di atas digunakan untuk iluminasi.
Peneliti mengembangkan algoritma yang memodulasi setiap LED dengan cara unik. Ini bertindak seperti sidik jari yang memungkinkan kamera untuk menentukan LED mana yang menghasilkan citra mana untuk memfasilitasi rekonstruksi 3D. Pendekatan modulasi baru juga membawa sinyal jamnya sendiri sehingga akuisisi citra dapat disinkronkan sendiri dengan LED dengan cukup menggunakan kamera untuk secara pasif mendeteksi sinyal jam LED.
Untuk mendemonstrasikan pendekatan baru ini, peneliti menggunakan skema modulasi mereka dengan pengaturan photometric stereo berdasarkan LED yang tersedia secara komersial. Papan Arduino sederhana menyediakan kontrol elektronik untuk LED. Citra ditangkap menggunakan mode video kecepatan tinggi dari smartphone. Mereka mengimajin figurine tinggi 48-milimeter yang mereka cetak 3D dengan bahan mat untuk menghindari permukaan bersinar yang mungkin menyusahkan citra.
Setelah mengidentifikasi posisi terbaik untuk LED dan smartphone, peneliti mencapai kesalahan rekonstruksi hanya 2,6 milimeter untuk figurine saat diimajin dari jarak 42 sentimeter. Tingkat kesalahan ini menunjukkan bahwa kualitas rekonstruksi sebanding dengan pendekatan photometric stereo imaging lainnya. Mereka juga mampu merekonstruksi citra objek bergerak dan menunjukkan bahwa metode ini tidak terpengaruh oleh cahaya lingkungan.
Dalam sistem saat ini, rekonstruksi citra memerlukan beberapa menit pada laptop. Untuk membuat sistem praktis, peneliti sedang bekerja untuk mengurangi waktu komputasi menjadi beberapa detik dengan menggabungkan jaringan saraf deep-learning yang akan belajar untuk merekonstruksi bentuk objek dari data citra mentah.
