ИИ и голография создают 3D дополненную реальность в обычных очках

Через голографию и ИИ эти очки могут отображать полноцветные 3D-движущиеся изображения по сравнению с прямым видом на реальное мир.Кредит: Эндрю Бродхед

«Наша гарнитура кажется внешнему миру, как повседневная пара очков, но то, что владелец видит через линзы, является обогащенным миром, наложенным на яркие, полноцветные 3D-компьютерные образы»,-сказал Гордон Ветцштейн, доцент электропроизводства.и эксперт в быстро развивающейся области пространственных вычислений.

Ветцштейн и команда инженеров представляют свое устройство в статье в журнале Nature.

Несмотря на то, что сейчас только прототип, такая технология, как они говорят, могла бы трансформировать поля, простирающиеся от игр и развлечений до обучения и образования - любая вычисленные образы могут улучшить или сообщить пониманию владельца окружающего их мира.

«Можно представить хирург, носящий такие очки, чтобы спланировать деликатную или сложную хирургию или механики самолета, использующий их, чтобы научиться работать над новейшим реактивным двигателем»,-докторант, докторант в лаборатории и совместной визуализации Ману Гопакумар в лаборатории и ко-совместно, возглавляемой Ветцштейном.Первый автор газеты сказал.

Новый подход является первым, кто протолкнул сложный лабиринт инженерных требований, которые до сих пор производили либо непрерывные гарнитуры, либо менее превышающие 3D-визуальные впечатления, которые могут оставить владельца визуально утомлять или даже немного тошнотворно.

«Сейчас нет другой системы дополненной реальности с сопоставимым компактным форм-фактором или соответствует нашему качеству трехмерного изображения»,-сказал Ган-Йел Ли, исследователь постдокторской в Стэнфордской вычислительной лаборатории изображений и сопоставленный автор статьи.

Чтобы добиться успеха, исследователи преодолели технические барьеры благодаря комбинации A-усиленной A-усиленной голографической визуализации и подходов к новым нанофотоническим устройствам.Первым препятствием было то, что методы отображения образа дополненной реальности часто требуют использования сложных оптических систем.

В этих системах пользователь на самом деле не видит реальный мир через линзы гарнитуры.Вместо этого камеры, установленные на внешней стороне гарнитуры, захватывают мир в режиме реального времени и объединяют эти изображения с вычисленными изображениями.Полученное смешанное изображение затем проецируется на глазу пользователя стереоскопически.

«Пользователь видит оцифрованное приближение реального мира с вычисленными изображениями. Это своего рода дополненная виртуальная реальность, а не настоящая дополненная реальность», - объяснил Ли.

Эти системы, объясняет Ветцштейн, обязательно являются громоздкими, потому что они используют увеличительные линзы между глазом владельца и проекционными экранами, которые требуют минимального расстояния между глазом, линзами и экранами, что приводит к дополнительному размеру.

«Помимо мастерств, эти ограничения также могут привести к неудовлетворительному реализму восприятия и, часто, визуальному дискомфорту»,-сказал Суйон Чой, докторант в лаборатории вычислительной визуализации Стэнфорда и соавтором статьи.

Чтобы создать более визуально удовлетворяющие 3D-изображения, Fetzstein прыгнул традиционные стереоскопические подходы в пользу голографии, нобелевской визуальной техники, разработанной в конце 1990-х годов.Несмотря на большие перспективы при 3D-визуализации, более распространенное принятие голографии было ограничено неспособностью изобразить точные 3D-сигналы глубины, что приводит к невнимательному, иногда вызывающему тошноту визуальный опыт.

Команда Wetzstein использовала ИИ для улучшения сигналов глубины в голографических изображениях.Затем, используя достижения в области нанофотоники и технологий отображения волноводов, исследователи смогли проецировать вычисленные голограммы на линзы очков, не полагаясь на громоздкую дополнительную оптику.

Волновой инициатор строится путем травления нанометральных схем на поверхности объектива.Маленькие голографические дисплеи, установленные на каждом храмовом проекте, вычислимых изображений с помощью травления, которые подпрыгивают свет в линзе до того, как он будет доставлен непосредственно в глаза зрителя.Просматривая линзы очков, пользователь видит как реальный мир, так и полноцветные 3D-вычисленные изображения, отображаемые сверху.

3D -эффект усиливается, потому что он создается как стереоскопически, в том смысле, что каждый глаз может видеть немного другое изображение, как и в традиционной трехмерной визуализации, и голографически.

«С голографией вы также получаете полный 3D-объем перед каждым глазом, увеличивая жизненное качество трехмерного изображения»,-сказал Брайан Чао, докторант в лаборатории вычислительной визуализации Стэнфорда, а также соавтор статьи.

Конечный результат новых методов отображения волновода и улучшение голографической визуализации-это 3D-визуальный опыт с реальной к жизни, который визуально удовлетворяет пользователю без усталости, которая бросила вызов более ранним подходам.

«Голографические дисплеи долгое время считались конечной 3D -техникой, но никогда не достигнуто этого большого коммерческого прорыва», - сказал Ветцштейн.«Может быть, теперь у них есть приложение« Убийца », которое они ждали все эти годы».

Больше информации: Гордон Ветцштейн, полноцветный 3D голографический голографический достоинство, демонстрируется с метазу поверхностными волноводами, природа (2024).Doi: 10.1038/s41586-024-07386-0.www.nature.com/articles/s41586-024-07386-0 🔗