近日，麻省理工學院（MIT）媒體(ti) 實驗室的研究人員開發出了一種新的偏振光技術，被稱為(wei) Polarized 3D。據研究人員稱，這種技術能夠把一台標準商用3D掃描儀(yi) 的分辨率提高1000倍。他們(men) 認為(wei) ，該技術不僅(jin) 比許多高精度的工業(ye) 級激光3D掃描儀(yi) 更便宜更好，而且可能實現在智能手機裏內(nei) 置高質量的3D相機以及令人難以置信的高分辨率3D打印，甚至可以將3D掃描儀(yi) 植入更安全、更敏感的自動駕駛汽車裏。

作為(wei) 3D建模人員、3D打印愛好者，以及一係列其他相關(guan) 專(zhuan) 業(ye) 人員的得力工具，3D掃描技術在市場上已經存在了相當長一段時間了。從(cong) 便宜到昂貴、從(cong) 方便到精細，各種3D掃描儀(yi) 都有，有的先進3D掃描儀(yi) 甚至可以捕獲對象的表麵紋理、顏色以及光的吸收和反射。但是MIT的Polarized 3D技術卻能使廉價(jia) 的3D掃描儀(yi) 獲得前所未有的高精度，這一影響堪稱顛覆性的。

不過總的來說，此次3D影像方麵的突破要得益於(yu) 偏振光原理以及一個(ge) 可靠的微軟Kinect 3D掃描儀(yi) 。據研究團隊解釋稱，光的偏振是我們(men) 在偏光太陽鏡和大多數3D電影係統中都能夠看到的物理現象。從(cong) 本質上講，它影響了對物理對象的光反射。

“今天，攝影師會(hui) 在2D相機上使用偏振濾鏡以獲得令人驚歎的照片。我們(men) 因此 提出了一個(ge) 問題：如果在一台3D照相機上使用偏振濾鏡效果會(hui) 怎樣？答案是，普通商品級的毫米精度深度傳(chuan) 感器，可提高到微米級的精度，也就是說將分辨率提升了3個(ge) 數量級。”研究人員解釋說。

為(wei) 了將偏振光用於(yu) 3D掃描，MIT的研究團隊創建了一個(ge) 算法，來利用光的偏振現象準確定位和測量將光反射出的對象。盡管有先進的光計算公式，僅(jin) 僅(jin) 靠測量偏振光來計算表麵對象的位置顯然是很難做到的。但是柳暗花明的是，研究人員發現在大多數視頻遊戲機上的標準圖形芯片能夠做到這一點。

為(wei) 此，研究人員使用了一台微軟的Kinect，並將普通偏光攝影鏡頭放在鏡頭前。在每一個(ge) 實驗中，研究人員使用三個(ge) 不同的濾鏡對同一個(ge) 對象拍攝三張照片，並用他們(men) 的算法對所獲圖像的光強度進行對比。經過多次實驗，結果是明確的：原本Kinect的分辨率為(wei) 1厘米左右，但是通過結合偏振光信息，它可以實現高達100微米的分辨率，是之前的1000倍。

不過Kinect畢竟是一款消費級的掃描設備，與(yu) 一台高端的3D掃描儀(yi) 相差甚遠。所以，為(wei) 了真正驗證他們(men) 的技術，研究人員對價(jia) 格高達數千美元的工業(ye) 級激光掃描儀(yi) 進行了同樣的實驗。再一次，Polarized 3D提供了更高的分辨率。

“今天，已經有人開始將3D相機安裝在手機上。”曾經參與(yu) 過該項目的MIT畢業(ye) 生Achuta Kadambi說：“但他們(men) 犧牲了3D傳(chuan) 感能力，導致獲得的幾何圖像十分粗糙。這隻是光的偏振現象的一個(ge) 自然應用，因為(wei) 你仍然可以使用低質量的傳(chuan) 感器，隻需要添加一個(ge) 偏振濾光器就能夠使你的裝置比許多機加工車間的激光掃描儀(yi) 還要好。”

“這項研究融合了兩(liang) 種各有利弊的3D傳(chuan) 感技術。”以色列理工學院的電氣工程副教授 Yoav Schechner解釋說：“一個(ge) 技術提供了掃描範圍內(nei) 的每個(ge) 場景像素：這是目前大多數3D成像係統使用的技術。第二個(ge) 技術則側(ce) 重於(yu) 對象的坡度、局部。換句話說，對於(yu) 每個(ge) 場景像素，它去分辨對象的傾(qing) 斜程度是什麽(me) 樣的……這項研究使得兩(liang) 種技術能夠充分彌補各自的不足。”

關(guan) 於(yu) 這項研究的細節信息發表在了一份公眾(zhong) 能夠獲取到的MIT媒體(ti) 實驗室論文集中，其論文題目為(wei) 《Polarized 3D：利用偏振光信息的高質量深度感知（Polarized 3D: High Quality Depth Sensing with Polarization Cues）》。作者Achuta Kadambi、Vage Taamazyan、Boxin Shi和Ramesh Raskar還將再12月份的計算機視覺國際會(hui) 議上展示他們(men) 的研究成果。

據了解，這種技術出了能夠製造出便宜而又非常精確的3D掃描儀(yi) 之外，對於(yu) 當下最新的自動駕駛汽車的發展也有極大的推動作用。研究人員解釋說，許多當下的無人駕駛汽車在正常光照條件下表現得十分不錯，但是一旦出現雨、雪、霧等天氣，它們(men) 立即就會(hui) 變成公路殺手。而在他們(men) 對於(yu) 偏振光係統進行的一些測試中，研究小組能夠利用來自上述天氣條件中包含著幹擾光波的信息來處理光線是如何散射的。“減輕控製場景的散射隻是小小的一步。”kadambi，“但是我認為(wei) 這是解開問題很酷的一步。”