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微美全息(WIMI.US)数字光场显示芯片技术惊艳,助力AR显示方案升级

詹姆斯·卡梅隆导演的《阿凡达》在2009年上映,是近年来掀起3D电影技术的关键点。通过这部科幻电影,国内外很多朋友都迷恋上了神奇的3D显示技术。影片中出现了一个全息沙盘显示系统,是…

詹姆斯·卡梅隆导演的《阿凡达》在2009年上映,是近年来掀起3D电影技术的关键点。通过这部科幻电影,国内外很多朋友都迷恋上了神奇的3D显示技术。影片中出现了一个全息沙盘显示系统,是地球入侵者的军用设备。是否已经有这个设备,暂且不知道,不过其军用地图的效果太彪悍了,经度、纬度、海拔都更加真切。

《阿凡达》电影所展示的全息显示,是人类长久以来的梦想。如果能采集并投射出全光函数中7个维度的光线,将能使环境中所有人同时获得身临其境的全息视觉体验。光场作为理想的3D显示技术与传统2D显示有着明显的区别:传统的2D显示器只能提供仿射、遮挡、光照阴影、纹理、先验知识五方面心理视觉信息。光场显示除了能产生传统2D显示器的所有信息外,还能提供双目视差、移动视差、聚焦模糊三方面的生理视觉信息。

我们知道,光是一种电磁场,具有振幅、相位、波长等多种属性。传统的光学成像是通过成像芯片来记录到达探测器的强度信息,而目标的其他信息缺失。这就在后续三维重建,模式识别等多个应用领域造成了极大地不便。

而光场相机由于其独特的构造,传统成像方式不同,将微透镜阵列放置于主镜头像面处 ,将探测器放置于微透镜之后 记录来自不同方向的光。其中单个微透镜接收来自主镜头的所有方向的光,在探测器上其所覆盖的区域称为一个宏像素。

每个宏像素下包含多个像元,将主孔径分为相同数量的子孔径,宏像素下每个像元都表示主孔径下的一个子孔径,每个子孔径代表光线传输的一个方向,一个宏像素下的所有像元相当于记录了所有子孔径的光,对应记录了不同的方向信息。

子孔径相当于减小主镜头光圈,可以获得更大的景深,但此时信噪比也会降低。结构设计中每一个宏像素与一个微透镜的大小近似相等,由上图可知,一个宏像素下的像元个数决定主透镜所分的子孔径块数,而子孔径块数决定可以分辨光场的方向数。因此一个宏像素下的像元个数决定方向分辨率,而微透镜的个数决定空间分辨率。这样,通过微透镜下的宏像素,一方面记录了光线的二维方向信息,另一方面也记录了光线的二维空间分布,完成了四维信息获取,与传统相机仅记录空间分布信息相比,增加了光线的信息维度。

在人类的五大感知途径中,视觉占据了70%~80%的信息来源;而大脑有大约50%的能力都用于处理视觉信息。借助视觉,我们能准确抓取杯子,能在行走中快速躲避障碍物,能自如地驾驶汽车,能完成复杂的装配工作。从日常行为到复杂操作都高度依赖于我们的视觉感知。然而,现有的图像采集和显示丢失了多个维度的视觉信息。这迫使我们只能通过二维“窗口”去观察三维世界。例如医生借助单摄像头内窥镜进行腹腔手术时,因无法判断肿瘤的深度位置,从而需要从多个角度多次观察才能缓慢地下刀切割。从光场成像的角度可以解释为:因为缺乏双目视差,只能依靠移动视差来产生立体视觉。再例如远程机械操作人员通过观看监视器平面图像进行机械遥控操作时,操作的准确性和效率都远远低于现场操作。

时过境迁,以全球知名全息巨头微美全息(WIMI.US)团队通过多年时间不断原创研发,已经打造出第三代6D光场全息技术产品,其仿真度高达98%以上,用户体验可以用叹为观止来形容,让人刮目相看。而所谓6D,是指内容制作上采用向外3D拍摄和向内3D拍摄合成的方式,也就是VR小球多镜头摄像机拍摄加上我们全息AR大球向内拍摄。内360度加上外360度合成。制作出来的内容可以兼顾VR和AR都能使用。

传统显示技术是胶片技术的反向还原,计算机将三维环境降维记录下来,这种显示技术也只能在二维平面(放映机、投影仪、显示器)上展示图像;后来发明了立体摄影术和3D显示技术,然而显示器本身在光学上仍然是平面的,虽然可以感觉到立体(3D)的效果,但并不真正具备与现实环境一样立体效果和深度。

而微美全息采用的数字光场显示技术,使得显示界面本身具有深度和立体感,就需要完全真实地采集自然光线,然后再用数字光场显示技术进行还原。光场相机采集自然光线,记录包含光场全部信息的信号,光场显示器还原这种包含光场全部信息的图像,这种图像要么来自于光场相机的采集,要么就是通过计算机图形学技术进行光线模拟而产生的数字光场信号。通过特殊的光学显示结构(微投影阵列、微透镜阵列、微镜面阵列等具体的方案),将每一束光线按照预定的方向投射出来,去模拟真实的自然光。从而达到具有真实景深效果的虚拟图像。

作为国内全息视觉AR的代表企业,微美全息(WIMI.US)专注于计算机视觉全息云服务。据介绍,微美全息覆盖从全息计算机视觉AI合成、全息视觉呈现、全息互动软件开发、全息AR线上及线下广告投放、全息ARSDK支付、5G全息通讯软件开发、全息人脸识别开发、全息AI换脸开发等全息AR技术的多个环节,是一家全息云综合技术方案提供商。其商业应用场景主要聚集在家用娱乐、光场影院、演艺系统、商业发布系统及广告展示系统等五大专业领域。

面部识别技术,是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术。利用摄像设备采集人面部图像或者是视频,通过提取其中的关于面部图像特征,与数据库中存储的特征模板进行搜索匹配,当相似度超过设定阈值就会输出匹配成功,反之输出匹配失败结果。人脸识别是基于数字图像处理,数字图像处理一直都是比较前沿的研究方向。数字图像处理技术的后期就会发展为人工智能(AI)。

微美全息计划继续改进和加强现有技术,保持行业领先地位,创造生态商业模式。目前,微美全息的全息面部识别技术和全息面部变化技术正在应用于微美全息现有的全息广告和娱乐业务,技术也正在不断升级,以期在更多的行业领域取得突破。

据报道,微美全息(WIMI.US)宣布其香港子公司将设立合资公司,开展半导体市场业务。本次微美全息设立合资公司的目的,一方面是全息3D视觉领域的半导体行业应用需求快速成长,目前该领域发展迅猛,并且市场潜力巨大,设立公司有助于拓宽半导体行业领域,快速整合市场资源;另一方面将协助公司全息3D视觉软件领域由应用层向下延伸到芯片领域,通过全息3D视觉软件方案软硬结合的战略方向,即向半导体领域战略衍生升级。微美全息在全息3D视觉软件领域有着深厚的技术积累,拥有上百个相关专利和软件著作权,因此在相关的半导体业务方向拓展延伸,以及未来公司拟通过整合具有核心技术优势的IC设计企业,或者与目前拥有代理权强技术的芯片原厂成立技术研发合资公司,来实现向产业链上游的半导体研发设计、技术服务、销售等领域延伸。微美全息的目标是建立一个基于全息技术应用的商业生态系统。

此前,分析机构Digi-Capital预测,到2020年AR市场(零售、AR硬件、电子商务、电影/电视剧、游戏等)规模将达到1200亿美元。从谷歌、苹果、微美全息等巨头公司布局AR,未来的数年AR将掀起一股新的风潮。

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作者: 头条新闻

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