蘋果公佈革命性3D成像專利 3D版iPhone或將到來

占美

專注於蘋果專利的科技網站patentlyapple發文稱，蘋果發明了可用於拍照和錄像的殺手級3D成像照相機。開發中的新照相機將利用深度傳感器，如LIDAR、RADAR和激光，來合成立體色差圖產生3D影像。這種相機將使用先進的色差、亮度傳感器獲取高色差精度，此外，新相機將不僅包含面部識別還包含了表情識別功能。

英特爾在2010年即聲稱3D革命即將來臨，顯然蘋果想要成為最早採用這種殺手級3D相機的公司之一。雖然先驅者不一定成為市場老大，但今天的發明所描述的技術將明確地為iOS設備提供殺手級3D圖像，而且僅支持蘋果的具有革命性的視網膜顯示屏。蘋果的革命性體驗才剛剛開始，這種能在iPad屏幕上瀏覽3D圖像、照片和視頻的能力，其革命性體驗將進一步引爆我們的大腦。

現在的相機：3D功能有限

 

現存的三維圖像捕捉設備（數碼相機、攝像機等）能獲取捕捉物體的3D視覺信息的能力有限，例如，一些成像設備能提取關於捕捉範圍內物體近似的深度信息，但不能獲得關於這些物體表面的詳細幾何信息。或者能估算捕捉範圍內物體的距離，但不能精確產生物體的3D形狀；又或者能獲取和產生捕捉範圍內物體表面的詳細信息，但不能提取深度信息。

簡單的說，這些傳感器不能區分一個靠近傳感器的小物體和遠離傳感器的大物體。

蘋果的先進3D相機解決方案

 

蘋果可以用多種解決方案解決這一問題：

解決方案一包含多個傳感器，先用有偏振濾鏡與之相連的第一傳感器捕捉偏振圖像，再二傳感器捕捉第一張無偏振圖像；一個第三傳感器捕捉第二個無偏振圖像；處理模塊利用不少於第一張和第二張無偏振圖像來取得所拍攝的一個或更多個物體的深度信息，進一步聯結偏振圖像、第一張非偏振圖像和第二張非偏振圖像形成合成的三維圖像。

另一個方案是用三維成像裝置捕捉圖像：第一傳感器捕捉偏振色差圖像和確定所拍攝一個或更多物體的表面信息，這個第一傳感器包含色彩成像設備和與之相連的一個偏振濾鏡；再用第二傳感器捕捉第一個亮度圖像；第三傳感器捕捉第二張亮度圖像。處理模塊利用第一、二張亮度圖像並聯結偏振色差圖像，獲取取所拍攝的物體的深度信息，利用表面信息和深度信息形成合成的3D圖像。

還有一個方案的是如下：捕捉物體的一張偏振圖像；捕捉物體第一張非偏振圖像；捕捉物體的第二張非偏振圖像；從不少於第一張和第二張非偏置圖像中獲取物體深度信息；確定物體的多個表面法向，這些表面法向是從偏振圖像中取得；用深度信息和這些表面法向合成三維圖像。

採樣圖像傳感器包括電荷耦合器件（CCD）傳感器、互補金屬氧化物半導體（CMOS）傳感器、紅外線傳感器、光探測和測距傳感器等類似器件。圖像傳感器會對一系列色彩和/或亮度敏感並且會採用多種分色機制，如拜耳陣列（Bayer arrays）、Foveon X3配置、多CCD器件、二向棱鏡（dichroic prism）等類似器件。

設備將使用新3D捕捉技術

 

蘋果稱在一些實施方案中，會配備圖像傳感器將採集的圖像轉換或幫助轉換成數字圖像數據。圖像傳感器將置於多種電子設備中，包括（不僅限於）數碼相機，個人電腦，個人數字助理（PDAs），手機，單獨相機或任何用於處理圖像數據的設備。

集成組件採集3D圖像

 

蘋果的專利如圖FIG.1A ，下面的功能模塊圖是闡述3D相機的第一個方案的組件。

如FIG.1A所示，3D圖像裝置/相機100包含一個第一成像設備102，一個第二成像設備104和一個圖像處理模塊106。偏振濾鏡108與第二成像設備相連。

產生立體色差圖

 

在第一和第二成像設備觀察112和114區域，如上圖標記，觀察的物體圖形具有一定偏移量，所以接收的圖像有著輕微的差別。如第一成像設備102的112區域在垂直，對角或水平方向上與第二成像設備104有一定偏差，或更靠近或更遠離我們的觀察點或平面。第一、第二成像設備觀察區域112和114產生的偏移能對產生立體色差圖和獲取深度信息提供有用數據。

可選深度探測技術：LIDAR、RADAR和激光

如圖FIG.1A標示，第一成像設備102發射電磁波，通過捕捉物體反射回的電磁波獲取物體110的近似距離。

在第一個方案中，第一成像設備是一個光探測和距離傳感器。LIDAR傳感器發射激光脈衝，在物體表面反射回，再由傳感器探測反射信號。LIDAR傳感器通過測量激光脈衝的發射和接收信號間的時間延遲計算與物體間的距離。其他方案則利用其他類型的深度探測技術，如紅外線反射、RADAR、激光探測和測距等類似器件。

利用微透鏡

 

蘋果的專利會在他們的3D照相機中使用微透鏡，這種微鏡頭含有很多聚焦偏振光的子濾鏡。微透鏡可由任何合適的材料製成，通過光導來傳輸或散射光線。此外，光導包含反射材料、高透明度材料、光吸收材料、不透光材料、金屬材料，光學材料以及任何其他功能性材料集合，提供額外的光學性能修正。

眾所周知，微透鏡的形成需要很多技術，包括激光切割技術、微加工技術如金剛石車削。在微透鏡成形後還需要用電化學加工技術鍍膜增長微透鏡壽命，或添加需要的光學特性。

色差和亮度傳感器

 

提及的3D相機中的傳感器還包括第一色差傳感器（202）和亮度傳感器（204）。亮度傳感器用來捕捉光線亮度成分，色差傳感器用來捕捉進入光的色彩成分。在第一個方案中，色差傳感器202，206會感應一幅圖中的R（紅）、G（綠）、B（藍）成分，並處理這些成分獲得色差信息。

其他方案中會用於感知其他的色彩成分，如黃、藍綠、洋紅等。並且在一些方案中，使用兩個亮度傳感器和一個色差傳感器器。比如說某一方案會使用一個第一亮度傳感器，一個色差傳感器和一個第二亮度傳感器，所以兩個亮度圖像的偏差將產生立體視差（如立體深度）圖。

面部和表情識別

 

在第二個方案中，3D成像裝置用來識別面部表情。面部表情包括（不限於）笑、扮鬼臉、皺眉、眨眼等等。在第一個方案中，這些會通過表面幾何數據探測多種面部肌肉方向來實現，如嘴、眼、鼻、額、面頰等等，並將這些探測得到的方向數據與多種面部表情結合。

旋轉物體形成3D模型

 

在第二個方案中，3D成像裝置會掃描物體，合成物體的3D模型。這個方案可以通過在物體旋轉時拍攝物體的多張照片和視頻實現。當物體旋轉時，圖像傳感器將捕獲很多表面幾何形狀，用這些幾何形狀合成物體的3D模型。同時圖像傳感設備會跟著物體移動，並拍攝多張照片或視頻用於合成物體的3D模型。

例如，使用者在穿過住宅時對著住宅拍攝視頻，圖像傳感設備將使用計算出的深度和表面細節信息來合成一張住宅的3D模型。從多張照片和視頻中得到的深度和表面詳細信息將會匹配起來構建成無縫的合成3D模型，並與每個照片和視頻中的表面和深度信息結合。

3D革命來臨的第一次討論是在我們的一篇名為“Intel's CES Keynote2010，Apple和iLife3D”的報告。英特爾稱其將會推出8到16個核心處理器來推動3D的消費級應用。用其裝備一台相機真是絕妙。

蘋果的專利申請最初是在2011年第三季度由Brett Bilbrey、Michael Culbert、David Simon、Rich DeVaul、Mushtag Sarwar和David Gere提交，並於今天由美國專利與商標局公佈。

下一代的iPhone會配備這種3D成像技術麼？這真是值得期待啊。

來源：創業家

Derek_Me

一樓的位置好啊.

Derek_Me

尼伊達是各好論壇，以後天天來