Профессор компьютерных наук и инженерии Джон Мюррей-Брюс из Университета Южной Флориды (USF) совершил прорыв - его технология способна реконструировать скрытые сцены в 3D всего по одному фото. Это позволяет увидеть, что скрывается за стенами, дверями или автомобилями.
Тени - ключ к 3D-моделям
Мюррей-Брюс вместе со своим аспирантом Робинсоном Чажковски разработал алгоритм, использующий слабые тени, отбрасываемые объектами на соседние поверхности, для создания высокоточных и красочных 3D-моделей скрытых областей. Такая технология имеет широкий спектр применения, от предотвращения аварий с участием автономных автомобилей до помощи правоохранительным органам и военным.
Когда свет попадает на объект, он оставляет тень на поверхности позади него. Алгоритм Мюррей-Брюса и Чажковски анализирует эти тени, создавая 3D-модель скрытой сцены. Технология может реконструировать ее всего за несколько минут с помощью сложных математических алгоритмов.
"Мы превращаем обычные поверхности в зеркала, чтобы раскрыть области, объекты и комнаты, находящиеся вне нашего поля зрения. Мы живем в 3D-мире, поэтому получение более полной 3D-картины сценария может быть критическим в разных ситуациях и приложениях", - говорит Мюррей-Брюс.
Данное исследование является первым, достигшим подобного результата с помощью обычной цифровой камеры. Предыдущие попытки визуализировать скрытые сцены требовали дорогостоящего и специализированного оборудования или давали низкокачественные 2D-реконструкции.
"Наша работа достигает аналогичного результата, используя гораздо меньше, - говорит Чажковски. - Больше не нужно тратить миллионы долларов на оборудование".
От развлечений до технологий будущего
Потенциальное применение этой технологии огромно. Например, она может значительно повысить безопасность автономных транспортных средств, позволяя им "видеть" за поворотами и предвидеть потенциальные препятствия. Ее также можно использовать в поисково-спасательных операциях для обнаружения людей, оказавшихся в ловушке в зданиях или других сооружениях.
Правоохранительные органы могут использовать технологию для сбора важной информации о месте преступления, не нарушая улики. Это может быть особенно полезно в случаях, когда сцена опасна или к ней трудно добраться. Например, технология может помочь реконструировать место стрельбы или ситуации с заложниками с безопасного расстояния.
Технология также может найти применение в индустрии развлечений. Например, она может создавать захватывающие игровые миры, позволяя игрокам исследовать виртуальные среды в 3D. Её можно использовать и в киноиндустрии для создания более реалистичных спецэффектов.
Несмотря на потенциал, технологии требуется доработка для коммерческого использования. Чажковски и Мюррей-Брюс полагают, что на внедрение её автопроизводителями и правоохранительными органами потребуется от 10 до 20 лет. В то же время они планируют продолжить исследования, чтобы повысить скорость и точность алгоритма, а также изучить его дальнейшие потенциальные применения.
В настоящее время алгоритм доступен для других исследователей для тестирования и воспроизведения в их собственных целях. Мюррей-Брюс и Чажковски надеются, что, поделившись своей работой, они вдохновят других развивать их идеи.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
