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JKU mit Innovation: 3D-Sensor kann beliebige Form und Größe annehmen
Linz (jku) - 3D-Scanner und -Kameras finden heute vielfach Einsatz, die Johannes Kepler Universität
macht die Technologie nun besser nutzbar: Am Institut für Computergrafik wurde erstmals ein Sensor vorgestellt,
der aus einer 0,3 Millimeter dünnen und transparenten Kunststoff-Folie besteht. "Diese kann eine beliebige
Form und Größe annehmen. Damit soll es eine bessere Einbettung in unseren Alltag möglich werden",
erklärt Univ.-Prof. Oliver Bimber, Leiter des Instituts für Computergrafik der JKU.
3D-Geräte werden heute u.a. in der industriellen Fertigung und Robotik sowie bei selbstfahrenden Autos und
Spielkonsolen verwendet. Sie bestehen aus einer Vielzahl einzelner optischer Elemente wie Linsen und Bildsensoren,
haben meist die Größe gängiger Kameras und sind daher oft nicht effizient in unserer Alltagsumgebung
zu integieren. "Die Sensoren sind aktuell auch nicht in Produkten wie Tablet-Computern, Handys oder anderen
Gegenständen zur Interaktion zu finden", so Bimber.
Erkennung von Form und Abstand
Das soll sich mit der Innovation der JKU ändern: Die Entwicklung bietet beispielsweise im Gegensatz zu
einfachen Touch-Sensoren, wie man sie heute in mobilen Geräten nutzt, die Möglichkeit, Form und Abstand
von Objekten zu erkennen. Die spezielle Folie beinhaltet einen fluoreszierenden Farbstoff, mit dessen Hilfe das
eingesammelte Licht effizient an ihren Rand geleitet wird. Dort wird es abgetastet und aus dem vermessenen Lichtsignal
das Objekt, das sich vor der Folie befindet, errechnet. Optische Elemente wie Linsen sind dabei nicht mehr nötig.
Das Objekt muss lediglich mit einer Reihe von zufälligen Rauschmustern beleuchtet werden. Dafür sorgt
momentan ein winziger externer Picoprojektor.
"Der Clou der neuen Technologie liegt allerdings darin, wie aus der diffusen und zufälligen Reflektion
des Lichts vom Objekt auf die Folie dessen Form und Abstand errechnet wird", erläutert Bimber. Dazu nutzen
er und sein Team Ansätze einer recht jungen Abtasttheorie, die sich Compressive Sensing (Komprimiertes Abtasten)
nennt. Dabei werden aus der Lichtmessung zunächst 256 Ansichten des Objektes errechnet, die sich lediglich
in ihrer Schattierung unterscheiden. Daraus wird dann mit Hilfe eines gängigen Rekonstruktionsverfahrens ("Shape-from-Shading")
die Geometrie des Objektes ermittelt.
"In Zukunft sollen die zufälligen Rauschmuster, die zur Abtastung nötig sind, nicht mehr durch einen
externen Picoprojektor erzeugt werden, sondern vielmehr durch eine kodierte Blende direkt innerhalb einer zweiten
Folienschicht", erklärt Bimber. Damit entsteht dann eine völlig linsenlose, transparente und flexible
Folien-Kamera, die nicht dicker als einen Millimeter sein soll.
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