人工智能操作时间数据3D成像
尽量像素低于3D摄像机，但一小我私家工智能系统能快速地举办3D成像（左图）。图片来历：TURPIN/OPTICA
据《科学》报道，一个科学家小组得到了一种新的摄影能力：通过测定光泽反射回一个简朴探测器的时间，他们巧妙得到了一个场景的三维图像。这项被称为“时间成像”的新技能展示了人工智能办理困难的本领。
在传统摄影中，情况光反射物体，镜头将其聚焦在由微小感光元件或像素构成的屏幕上，图像就是反射光所形成的明暗黑点的图案。所谓的“航行时间相机”甚至可以通过准确计较物体反射的闪光达到差异像素点的时间来建造3D图像。
近几十年，研究人员发现了一种更精妙的要领，只需一个像素探测器就能捕获到图像。他们不是将物体袒露在匀称的光照而是在差异模式的闪光下，这些闪光有点像正方形条形码。每个图案会反射物体的差异部门，因此由像素丈量的光强度会跟着图案变革而变革。通过追踪这些变革，研究人员可以重建物体的图像。
此刻，英国格拉斯哥大学的数据科学家Alex Turpin、物理学家Daniele Faccio及其同事发现了一种只用单一像素就能生成3D图像的要领——不需要差异模式的闪光。操作单光子探测器，他们用匀称的闪光照亮一个场景，并简朴地丈量反射时间。探测器以1 / 4纳秒的准确度计较达到的光子数量，并将其作为时间函数。仅凭这些信息，研究人员重建了现场的图像。
“这令人惊奇，因为场景中物体的分列和时间信息之间原则上并没有一对一的干系。”未参加该研究的加州大学伯克利分校计较机科学家Laura Waller说。譬喻，无论什么偏向，从间隔探测器3米处的任何外貌反射的光子城市在10纳秒内达到。
为办理这个问题，Turpin和同事们利用了一种叫做神经网络的呆板进修措施，练习其检测输入和输出之间的微妙关联。研究人员操作闪光和探测器记录一两小我私家在一个牢靠的、差池称的配景场景中移动的数据，同时，利用一个航行时间摄像机记录场景真实的三维图像。
研究人员上周在Optica上陈诉说，在利用这两组数据练习神经网络后，该措施可以或许对人在场景中的移动成像。与航行时间摄像机对比，时间图像是恍惚、缺乏细节的，但清晰地展现了形状。
神经网络可以或许解读恍惚的信号，得益于它的练习——实验遐想到已经看过的雷同的场景和物体。但这意味着该系统也有范围性：必需在它即将调查的准确场景中举办练习。
Turpin说，与普通成像对比，时空成像系统具有一些优势。譬喻，新系统的速度可以很是快，有大概以每秒1000帧的速度事情，这种粗拙但快速的3D成像可以有各类应用，该系统也很自制和简朴。
相关论文信息：https://doi.org/10.1364/OPTICA.392465
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