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XBOX 老玩家肯定都對 Kinect 非常的熟悉，這種 3D 體感攝影機讓人與游戲機的互動更加貼近，而 Kinect 這種擁有動作捕捉技術(shù)的設(shè)備也受到了機器人研究、自動駕駛等人工智能領(lǐng)域的重視，因為這個現(xiàn)成的、廉價的傳感器設(shè)備能幫助他們快速、低成本地對機器人的原型進行制作及測試，從而以簡單的方式讓機器人對所處環(huán)境進行分析。
不過 Kinect 也有它的缺陷，該設(shè)備的主要傳感方式是使用紅外光系統(tǒng)來捕捉外部物體圖像和測距，這種方式非常不穩(wěn)定，因為很容易受到外界紅外光的干擾，陽光、火焰、熱源等都可能讓 Kinect 抓瞎，所以說，Kinect 對外界的光纖要求非常高，在室內(nèi)使用尚可接受，如果想在室外使用還遠遠達不到標準。
不過這種情況馬上就得以解決了，麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）宣布，將在今年五月的國際機器人與自動化會議（International Conference on Robotics and Automation）上展示他們新的研究成果——10 美元成本的紅外感應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)搭配手機使用，既可以室內(nèi)與室外兼顧使用，還大大解決了紅外光干擾的問題。
根據(jù)麻省理工電氣工程和計算機科學教授 Li-Shiuan Peh 的介紹，目前紅外測距傳感器有好幾個品種，但它們的原理都是先發(fā)射激光刀環(huán)境中，并利用測量反射光來完成任務(wù)，但是陽光或人造光源等紅外光線會在一定程度上淹沒反射信號，似的測量結(jié)果毫無意義。如果想避免這些外部紅外光的干擾，還有一種方法就是，使用市面上能夠發(fā)射高能紅外脈沖的商業(yè)戶外測距儀，不過，這種測距儀為了減小對眼睛的傷害，發(fā)出的紅外脈沖都非常短，而檢測短暫的脈沖反射需要技術(shù)成本非常高，直接導致系統(tǒng)費用十分昂貴，動輒幾千甚至上萬美元，性價比不高。
而 MIT 研究出了一種新型的解決方案，他們在測量時，用機器定時多次發(fā)射低能脈沖，并捕捉四幀圖像，其中兩個記錄激光信號反射，另外兩個記錄環(huán)境紅外光，然后用激光反射信號的記錄結(jié)果減去環(huán)境背景光的記錄結(jié)果，從而計算出最終的距離。
在目前 MIT 的這套系統(tǒng)的原型中，MIT 研究人員用到了帶有 30fps 的攝像頭的智能手機，每幀延遲約 1/8 秒，此外，MIT 還為這套系統(tǒng)設(shè)定了最高精度，即為 240fps 的攝像頭可實現(xiàn) 1/60 秒延時。MIT 將這套系統(tǒng)的測量方法稱為“主動式三角測量技術(shù)”，其原理為安裝在系統(tǒng)原型手機底部的激光發(fā)射器向一個單一平面發(fā)射激光，反射光的角度正好可以落在相機的二維傳感器上完成測量。
CSAIL 的研究人員表示，目前該原型經(jīng)過測試，在 3-4 米的范圍內(nèi)，設(shè)備的精度可以達到毫米級，但是在距離 5 米左右的時候，精度誤差則減到了 6 厘米。不過 MIT 的研究團隊表示，他們已經(jīng)在一輛由新加坡 MIT 研究與技術(shù)聯(lián)盟開發(fā)的高爾夫囚車上安裝了該系統(tǒng)，經(jīng)過試驗，在 15km/h 的車速下進行測量的精度是足夠用的。
CSAIL 的研究院表示，未來相機技術(shù)的不斷進步也將對系統(tǒng)提高精度有很大的幫助，只是目前大多數(shù)手機攝像頭都使用滾動式快門，這也就意味著，相機只有當讀取完所有的測量數(shù)據(jù)之后才會開始下一次測量，這種持續(xù)的讀取過程將用時大約 1/30 秒，在這其間其實還可以測量很多次，因此在 MIT 的這個系統(tǒng)的原型中，發(fā)射的脈沖必須要有足夠長的時間才行，在未來，如果智能手機的快門配備了更優(yōu)秀的解決方案，那么該系統(tǒng)也就能發(fā)射更短的光脈沖，測量的有效范圍也會得到相應(yīng)的增加。
MIT 的研究團隊表示，在技術(shù)成熟之后，這種新型廉價的紅外傳感系統(tǒng)將會應(yīng)用到無人駕駛汽車、機器人、快遞無人機等領(lǐng)域，使得這些領(lǐng)域在傳感器上投入的成本大大降低。
具體的細節(jié)還得等五月召開的國際機器人與自動化會議上才能揭曉，讓我們拭目以待。
