Como os LEDs substituem os sistemas de iluminação tradicionais, eles trazem mais recursos inteligentes para a iluminação do dia a dia. Embora você possa usar seu smartphone para diminuir a iluminação LED em casa, os pesquisadores levaram isso mais longe, batendo em LEDs controlados dinamicamente para criar um sistema de iluminação simples para imagens 3-D.

"Os atuais sistemas de videovigilância, como os usados ​​para transporte público, dependem de câmeras que fornecem apenas informações 2-D, "disse Emma Le François, um estudante de doutorado no grupo de pesquisa liderado por Martin Dawson, Johannes Herrnsdorf e Michael Strain na Universidade de Strathclyde, no Reino Unido. "Nossa nova abordagem pode ser usada para iluminar diferentes áreas internas para permitir uma melhor vigilância com imagens 3-D, criar uma área de trabalho inteligente em uma fábrica, ou para dar aos robôs uma noção mais completa de seu ambiente. "

No jornal The Optical Society (OSA) Optics Express , os pesquisadores demonstram que a imagem ótica 3-D pode ser realizada com um telefone celular e LEDs sem a necessidade de nenhum processo manual complexo para sincronizar a câmera com a iluminação.

"A implantação de um sistema de iluminação inteligente em uma área interna permite que qualquer câmera na sala use a luz e recupere as informações 3-D do ambiente circundante, "disse Le François." Os LEDs estão sendo explorados para uma variedade de aplicações diferentes, como comunicação óptica, posicionamento de luz visível e imagem. Um dia, o sistema de iluminação inteligente LED usado para iluminar uma área interna poderá ser usado para todas essas aplicações ao mesmo tempo. "

Iluminando de cima

p A visão humana depende do cérebro para reconstruir informações de profundidade quando vemos uma cena de duas direções ligeiramente diferentes com nossos dois olhos. As informações de profundidade também podem ser adquiridas usando um método chamado imagem estereofotométrica em que um detector, ou câmera, é combinado com a iluminação que vem de várias direções. Esta configuração de iluminação permite que as imagens sejam gravadas com diferentes sombras, que pode então ser usado para reconstruir uma imagem 3-D.

A imagem estereoscópica fotométrica tradicionalmente requer quatro fontes de luz, como LEDs, que são implantados simetricamente em torno do eixo de visualização de uma câmera. No novo trabalho, os pesquisadores mostram que as imagens 3-D também podem ser reconstruídas quando os objetos são iluminados de cima para baixo, mas visualizados de lado. Esta configuração permite que a iluminação da sala seja usada para iluminação.

Em trabalho apoiado pelo programa de pesquisa 'Quantic' EPSRC do Reino Unido, os pesquisadores desenvolveram algoritmos que modulam cada LED de maneira única. Isso atua como uma impressão digital que permite à câmera determinar qual LED gerou qual imagem para facilitar a reconstrução 3-D. A nova abordagem de modulação também carrega seu próprio sinal de clock para que a aquisição da imagem possa ser sincronizada com os LEDs simplesmente usando a câmera para detectar passivamente o sinal de clock do LED.

"Queríamos tornar a imagem estereoscópica fotométrica mais facilmente implantável, removendo a ligação entre as fontes de luz e a câmera, "disse Le François." Até onde sabemos, somos os primeiros a demonstrar um sistema de iluminação de cima para baixo com aquisição de imagem lateral, onde a modulação da luz é auto-sincronizada com a câmera. "

p Imagens 3-D com um smartphone

Para demonstrar essa nova abordagem, os pesquisadores usaram seu esquema de modulação com uma configuração estéreo fotométrica baseada em LEDs disponíveis comercialmente. Uma placa Arduino simples fornecia o controle eletrônico para os LEDs. As imagens foram capturadas usando o modo de vídeo de alta velocidade de um smartphone. Eles imaginaram uma estatueta de 48 milímetros de altura que imprimiram em 3-D com um material fosco para evitar qualquer superfície brilhante que pudesse complicar a imagem.

Depois de identificar a melhor posição para os LEDs e o smartphone, os pesquisadores obtiveram um erro de reconstrução de apenas 2,6 milímetros para a estatueta quando visualizada a 42 centímetros de distância. Esta taxa de erro mostra que a qualidade da reconstrução foi comparável à de outras abordagens de imagem estereofotométrica. Eles também foram capazes de reconstruir imagens de um objeto em movimento e mostraram que o método não é afetado pela luz ambiente.

No sistema atual, a reconstrução da imagem leva alguns minutos em um laptop. Para tornar o sistema prático, os pesquisadores estão trabalhando para diminuir o tempo computacional para apenas alguns segundos, incorporando uma rede neural de aprendizado profundo que aprenderia a reconstruir a forma do objeto a partir dos dados brutos da imagem.