Стэнфордцы используют ИИ для приближения голографических дисплеев к реальности

Группа исследователей из Стэнфордской лаборатории компьютерной визуализации представила результаты исследования применимости суперлюминесцентных светодиодов (superluminescent LED, SLED) в связке с нейросетевыми алгоритмами для повышения качества визуализации на голографических дисплеях.

В исследовании подробно описывается метод уменьшения пятнистого искажения, часто наблюдаемого на обычных лазерных голографических дисплеях. Учёные предлагают метод более реалистичного представления физики, которая была бы применима к трёхмерной сцене, существующей в реальном мире.

Компьютерная голография обладает преобразующим потенциалом для широкого спектра приложений, включая системы прямого обзора, виртуальную и дополненную реальность, а также автомобильные системы отображения. В то время как исследования голографических дисплеев в последнее время достигли впечатляющих успехов, качество изображения и безопасность для глаз голографических дисплеев в основном ограничены спеклами, создаваемыми когерентными источниками света. Здесь мы развиваем подход к компьютерной голографии с использованием частично когерентных источников. С этой целью мы разрабатываем модель распространения волн для частично когерентного света, которая демонстрируется в сочетании со стратегией калибровки «камера в петле».

В последние десятилетия качество изображения на голографических дисплеях ограничивалось проблемами с доведением картинки до уровня жидкокристаллических аналогов. Одна из проблем заключается в трудности контроля формы световых волн. Другая состоит в преодолении разрыва между тем, что происходит в симуляции, и тем, как сцена выглядит в условиях реального окружения.

Ранее ученые уже пытались создать алгоритмы для решения обеих этих проблем. Сотрудники Стэнфорда Юфань Пен (Yifan Peng), Суйон Чой (Suyeon Choi), Джонхюн Ким (Jonghyun Kim) и Гордон Ветцштайн (Gordon Wetzstein) разработали свои алгоритмы, но с использованием нейронных сетей. Результат назвали «нейронной голографией». По словам Ветцштайна, ИИ произвёл революцию практически во всех аспектах инженерии и не только, но в области голографических дисплеев и компьютерной голографии люди только начали изучать методы его применения.

«Нейронный голографический дисплей», созданный группой, включает нейросети для имитации реальной физики в демонстрируемом изображении. Стратегия калибровки «камера в петле» обеспечивает почти мгновенную обратную связь. Сделав алгоритм и метод калибровки, которые работают в реальном времени, исследователи смогли создать более реалистичные визуальные эффекты с лучшими цветами, контрастом и чёткостью.

Предметом статьи стало первое лабораторное применение системы нейронной голографии для трёхмерных сцен. Учёным удалось добиться высококачественного, реалистичного представления сцен с визуальной глубиной, даже когда части сцен намеренно сделаны далёкими или расфокусированными.

Нейроалгоритм, специфичный для физики частично когерентных источников света, помог показать перспективность визуализации без спекл-структур с использованием LED- и SLED-источников света.

Мы оцениваем этот алгоритм с использованием светодиодов (LED) и суперлюминесцентных светодиодов (SLED) и демонстрируем улучшенные спекл-характеристики полученных голограмм по сравнению с когерентными лазерами. SLED являются многообещающими источниками света для голографических дисплеев из-за их способности генерировать резкие и высококонтрастные двухмерные (2D) и 3D-изображения, которые являются яркими, безопасными для глаз и почти не содержат спеклов, — пишут исследователи в резюме работы.

С оригиналом статьи можно познакомиться в PDF и в журнале «Sciense Advances».

Напомним, что та же группа стэнфордских учёных в начале 2021 года представила новую технологию отображения голографии — голографию Майкельсона.

Не пропускайте важнейшие новости о дополненной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в Telegram, ВК, Twitter и Facebook!

Далее: Вышел новый справочник по измерению характеристик дисплеев от SID с разделом по дисплеям для очков