В Массачусетском технологическом институте, разработали новый метод создания голограмм на основе искусственного интеллекта под названием «тензорная голография». Он позволяет создавать голограммы для виртуальной реальности, 3D-печати, медицинских изображений и многого другого. Техника настолько эффективна, что ее можно использовать даже на смартфонах.
Виртуальная реальность
Голография — один из наиболее известных подходов к реализации реалистичных реконструкций объектов. Она обеспечивают исключительное представление трехмерного мира вокруг нас. Традиционно голограммы создавались с помощью лазерных лучей, однако полученные изображения можно было отображать только в виде печатных копий, которые было трудно воспроизвести. Также этот метод не мог преобразовать голограммы в видео — только статические изображения.
Компьютерные методы включающие в себя моделирование на основе физики, требует огромных объемов данных, вычислений и вычислительной мощности. Для создания одной голограммы, суперкомпьютеру требуется до 30 минут, при этом окончательный результат может выглядеть не фотореалистично.
Благодаря своему изобретению, ученым Массачусетского технологического института удалось ускорить процесс и повысить фотореалистичную точность голограмм при одновременном снижении вычислительной нагрузки.
«Раньше люди думали, что с существующим аппаратным обеспечением потребительского класса невозможно выполнять вычисления трехмерной голографии в реальном времени. Часто говорят, что коммерчески доступные голографические дисплеи появятся через 10 лет, однако это заявление звучало уже несколько десятилетий», — говорит Лян Ши, ведущий автор исследования и аспирант кафедры электротехники и компьютерных наук Массачусетского технологического института.
Ши считает, что новый подход наконец-то приблизит эту неуловимую 10-летнюю цель. Прогресс может способствовать проникновению голографии в такие области, как виртуальная реальность и 3D-печать.
Свое исследование ученые начали с создания обучающего набора данных из 4000 пар компьютерных изображений и соответствующих им фотореалистичных голограмм. Каждое из изображений включало информацию о цвете и глубине для каждого пикселя.
Затем команда обучила тензорную голографию с помощью этого набора данных, научив ее генерировать голограмму для каждого изображения. К тому времени, когда это было сделано, ИИ мог генерировать фотореалистичные 3D-голограммы всего за миллисекунды.
Тензорная голография может создавать голограммы из изображений с информацией о глубине, которая предоставляется типичными изображениями, сгенерированными компьютером, и может быть рассчитана с помощью многокамерной установки или датчика LiDAR (оба являются стандартными для новых смартфонов). Это достижение прокладывает путь к трехмерной голографии в реальном времени. Более того, для компактной тензорной сети требуется менее 1 МБ памяти.
Разработчики считают, что тензорная голография может ускорить сроки разработки трехмерной голографии в реальном времени и способствовать проникновению голографии в такие области, как виртуальная реальность и 3D-печать. Например, это может помочь зрителям виртуальной реальности погрузиться в более реалистичные пейзажи, устраняя при этом нагрузку на глаза и другие побочные эффекты длительного использования виртуальной реальности.
Кроме того, этот метод может способствовать развитию объемной 3D-печати. Это «может оказаться быстрее и точнее, чем традиционная послойная 3D-печать, поскольку объемная 3D-печать позволяет одновременно проецировать весь 3D-шаблон», — говорят исследователи.
Другие применения этой новой техники включают микроскопию, медицинскую визуализацию и дизайн поверхностей с уникальными оптическими свойствами.
Источник: Nature
Понравилась статья? Поделись с друзьями!
