研究人员开发了一项工作流程，能够对透明物体进行三维绘制，这是一种对数字化的挑战。援引：丹麦技术大学的Jonathan Stets，Alessandro Dal Corso和Jeppe Frisvad

一种新的成像技术使得透明物体及其周围环境精确数字化成为可能，这一成果并没有采用当前最先进的3D绘制方法。这种能够创建现实世界物体和场景的3D数字版本的能力，可用于影视制作、创建虚拟现实体验、改进透明产品生产中的设计或质量保证，甚至可用于保护稀有或具有重大文化价值的物品。

丹麦技术大学研发团队的联合负责人Jonathan Stets说：“通过更准确地数字化透明物体，有助于我们消除数字化世界和物理世界之间的障碍。例如，它可以允许设计者将物理对象放入数字现实当中，并测试对象发生怎样的变化。”

透明物体是对数字化的挑战，因为它们的外观几乎完全来自于周围环境。虽然CT扫描仪可以获得透明物体的形状，但这需要从中去除其周围的环境和照明物体，才能精确地重现物体的外观。

研究人员在“光学学会”期刊“ 应用光学（Applied Optics） ”中详细介绍了数字化透明物体的方法。新方法的一个关键创新点是使用机械臂记录两个摄像机的精确位置，其中摄像机用于对透明物体成像。有了这个详细的空间信息使得研究人员可以拍摄场景照片，移除物体并在CT扫描仪中进行扫描，然后将物体重新放入场景当中（包括数字和现实场景中），以准确比较现实场景及其虚拟重建场景。

逐个像素对比

“机械臂使得我们获得物体照片和一个二维计算或绘制的图像，以便实现逐个像素对比，从而测量图像的匹配程度，” 研发团队的联合负责人Alessandro Dal Corso说。“这种定量对比方法对于以前的技术来说是不可能的，需要数字绘制和照片之间进行非常精准的定位。”

一旦完成了物体的数字化，该方法将提供与其形状不同的物体材料特性信息。研究团队的一名成员Jeppe Frisvad解释说：“这样可以使已扫描的玻璃物体在完全不同的数字环境中看起来仍然很真实。例如，它可以放在数字客厅的桌子上，或者虚拟厨房的柜台上。”

使用包含现成元件的光学装置，研究人员通过数字化三个场景来测试他们新的工作流程，每个场景包含一个不同的玻璃物体，物体放置在桌上并带有一个白色灰色相间的背景。他们从采集扫描场景的结构光开始，采用一种使用投影图案的变形来计算场景中物体深度和表面的成像方法。他们还使用铬球来获取周边环境360度的图像。用排成弧状的LED灯照亮场景，以拍摄来自场景的不透明部分的不同角度的光。研究人员还分别扫描了CT扫描仪中的玻璃物体，提供了重建物体表面的信息。最后，将场景的数字版本和绘制的玻璃物体组合起来，以产生整个场景的三维重现。

定量分析表明，数字场景和现实场景的图像匹配度很高，新的成像工作流程的每个步骤都有助于提高绘制图像和照片之间的相似性。

Frisvad说：“由于照片是在受控条件下拍摄的，所以我们可以进行定量比较，以提高重建性。“例如，肉眼很难判断从CT扫描重建的物体表面是否准确，但是如果对比结果显示错误，那么我们可以使用该信息来改进从CT扫描重建表面的算法。”

测量光学性质的新方法

该方法还提供了一种非接触式方式去测量材料的光学性质。这使得该技术除了电影和虚拟现实之外也具有着广泛的应用。

例如，该方法可以允许研究人员创建一个物体的数字绘制，然后调整参数，如折射率，以更好地了解现实生活中材料的属性。以前的技术有时需要切下一块物体来测量其光学性质，但是新技术可用于分析稀有或有价值的透明物体而不伤害它。该技术也可以帮助工程师改进透明产品的设计或加工工序。

研究人员希望在3D绘制中延展一些其他的方法，例如绘制物体使其呈现金属光泽或透明状。他们还在努力加快对各种图像和扫描的采集，使得该方法用于透明产品生产中的质量保证。

来源：https://phys.org/news/2017-09-technique-accurately-digitizes-transparent.html

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