媒体报道

《蛇口消息报》:中科院深圳先进院助理研究员谷飞飞博士3D技术背后,神奇的立体视觉

时间:2018-08-30  来源: 文本大小:【 |  | 】  【打印

  

    大家看电影喜欢看2D还是3D?毫无疑问是3D,因为3D电影会更真实、更立体,对不对,会身临其境,3D技术就是我们所说的立体视觉。8月19日,南山博士论坛邀请到中科院深圳先进院助理研究员谷飞飞博士,她带来了《神奇的立体视觉》的精彩演讲。谷飞飞博士毕业于西安交通大学,主要研究领域包括计算机视觉、图像处理,累计发表各类学术论文20余篇,讲授“立体视觉”系列课程18节。 

  肉食动物都有立体视觉 

  我们人体有非常重要的五官,人体对外界信息获取,80%以上都是通过眼睛获取的,说视觉是最重要的功能一点不夸张。每个人的眼睛可以看多达120度的范围,但今天讲的是两只眼睛都能看到的区域,这一块区域非常重要。为什么呢?因为这一块区域才具有立体视觉。我们人的一只眼睛只能说是单目视觉,单目视觉的功能就是看,但是要想知道物体的定位,这样就必须用两只眼睛同时使用,看到的区域才具有立体视觉能力。 

  如果没有立体视觉了,在生活当中不能干什么呢?不能开车,开车的时候没有办法确认和前面车的距离,不知道什么时候刹车。不能当兵打仗,子弹飞过来了躲不开,不知道敌人离自己有多远。不能当建筑工人,拿起一块砖不能精确放到位置,需要尝试很多次才能放对。没有立体视觉,很多事做不好也没法做。 

  因为两只眼睛必须共同看到一个区域才能有立体视觉,那么马的眼睛长在脸的一侧,看到的视角没有共同的区域,所以马是没有立体视觉的。那马是不是饿死了?要知道马是吃草的,吃的东西一般不会动,想吃草的时候一低头就可以吃到了,不需要具备高级的能力。小兔子没有立体视觉,因为它是吃胡萝卜的,胡萝卜也不会动。大家有没有总结出来,凡是吃肉的动物都有立体视觉,因为需要精确定位和捕食。那食草的动物呢?一般就没有立体视觉。 

  立体视觉也是人的高级功能 

  所以立体视觉也是人的一种高级功能,是非常高大上的能力。科学家根据立体视觉能力就研究出了很多好玩的东西,比如说在一个实验室里,有科学家研究出乒乓球机器人,两边各装了两个视觉传感器,相当于人的眼睛,它看到乒乓球的时候就能准确接住,并准确打回去,和真人一样,现在最厉害的乒乓球机器人可以挑战世界冠军了。大家应该看到过工厂里捡工件的机械手,它在捡工件的时候,都是根据上面安装的视觉传感器的指令来工作的,视觉传感器有定位功能,机械手就能把工件拿到指定的位置上。 

  大家在视频上应该看过波士顿动力的机器人,就用到了立体视觉最重要的准确定位目标功能。机器人看到了门把手,定位后把门拧开,出来绕开障碍物走路,拿起重物再放到指定位置,摔倒之后重新定位站起来,都是用到了立体视觉的能力。 

  其实,这个视觉传感器并不是一个离我们很远的东西,大家的手机摄像头也安了这个传感器,现在它的成本非常低,随时随地都可以用到。 

  3D电影成为一种时髦 

  立体视觉还能干什么呢?很多人都会想到还能看3D电影。3D电影的拍摄原理就是从人的两个眼睛中受到启发的。在很久以前,我们看的电影是一个眼睛都能看的,就是2D电影。那个是平面电影,用一只眼睛,没有立体视觉能力的也可以看。后来科学家发现立体视觉的机理之后,导演们就把它引入了影视界。有了立体视觉才可以拍3D电影,每当科学界有进步的话,电影肯定是受到影响最大的。 

  詹姆斯·卡梅隆是和科技界联系很紧密的导演,每天没事就到美国顶级的多媒体实验室里逛。逛什么呢?就学习先进的技术,再引入自己的电影拍摄当中。2009年的时候,他琢磨用立体视觉技术拍电影,会不会更好看呢?于是他真拍出来了。2009年之前,电影基本是2D的,而《阿凡达》上映后,很多3D电影就跟风而出,成为一种时髦。 

  未来是裸眼3D+激光全息的天下 

  3D电影的拍摄原理是什么?目前3D拍摄技术有以下几种:一是裸眼3D。导演想让观众不用戴眼镜就可以看到3D效果,这是很久以前尝试,但是效果比较差,而且裸眼3D看久了就会比较累,这种技术已经被淘汰了,感兴趣的可以去试,但是不可能商业化。 

  第二种是红绿/红蓝分色技术。这种技术是在拍摄的时候让左边的摄像机只看到红光,前面会加滤光片,右边和左边不一样,这样拍摄的时候两边就区分了频道,在电影院放的时候折叠上去,这样也形成了3D的效果。但是这种画面效果失真,也被淘汰了。 

  第三种就是偏振分光技术。这个偏振镜片有一个神奇的属性,就是可以调角度,调到0度的时候只有0度的光通过,调到90度的时候只有90度的光可以通过。现在导演也用了这个技术,左边是用0度的偏振片拍摄,右边用90度的偏振片拍摄,放的时候再叠加上去。看电影时必须戴上特殊的眼睛,就是偏振镜,左边只能进水平方向,右边只能进竖直方向。 

  现在大部分电影院采用这种技术,因为这种技术不容易疲劳,画面很逼真,但是久了也有疲劳感。当观众位置比较偏时,观看的立体效果也比较差。拍摄和放映的时候都有最佳角度,在中间两排效果比较好,且不容易疲劳。 

  第四种是裸眼3D+激光全息,现在还没有到来,是即将到来的技术。有些人不想 戴立体眼镜,太笨拙又不舒服,近视的 人更不愿意戴。《阿凡达》的导演詹 姆斯·卡梅隆,现在又准备将 激光全息技术引进到电影 中来,他说要用来拍《阿凡 达2》,这个比较难,他也 很追求完美,估计明年 或者是后年会上映,届 时《阿凡达2》又会带来 电影界的技术革新。 

  《蛇口消息报》2018年8月23日A15版报道:http://shekounews.com/Html/szbz/20180823/szbz11342.Html