Wissen: 3-D-Kamera mit Nano-Blitz

Eine ganze Szene dreidimensional aufnehmen: Das ist die Stärke von Spezialkameras, die – ähnlich dem Radar – die Entfernung zu einzelnen Objekten im Bild blitzartig messen und abbilden. Dabei wandert eine Lichtfront durch die Szene und liefert bis zu eine Billion Mal pro Sekunde die gesamte Information. Daraus berechnet das System zentimetergenau das dreidimensionale Relief, bis in rund 40 Meter Entfernung. Jetzt haben Forscher die Methode gleich doppelt verbessert. Zum einen lässt sich ihre „Nano-Kamera“ nicht mehr durch Glasoberflächen, Regen oder Nebel stören, was bislang die Signalauswertung durcheinanderbrachte. Zum anderen besteht sie aus handelsüblichen Teilen und kostet nur ein Tausendstel ihres Vorgängers: 340 Euro. Die Entwickler präsentierten den Prototyp auf der Konferenz „Siggraph Asia 2013“ in Hongkong. Die Technik eignet sich für Echtzeitabtastung in Industrie und Medizintechnik ebenso wie für autonome Autos oder 3-D-Videospiele.

„Derzeit kann man keine durchsichtigen Objekte in 3-D vermessen“, sagt Achuta Kadambi, Bilderkennungsforscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston. „Das reflektierte Licht vom Objekt und das vom Hintergrund schmieren in ein Pixel zusammen.“ Die neue Methode hingegen berücksichtigt solche Störungen und macht dreidimensionale Modelle von durchsichtigen oder durchscheinenden Objekten möglich. Der Trick liegt vor allem im Algorithmus, der pro Pixel mehrere Entfernungssignale akzeptiert und nur den passendsten Wert wählt. „Wir nutzen eine Methode, die uns das Kodieren der Information in der Zeit erlaubt“, sagt Projektleiter Ramesh Raskar. Die Methode ähnelt ein wenig Bildstabilisatoren bei Kameras, wo bei Unschärfe der Sensor-Algorithmus Vermutungen anstellt und Verwacklungen herausrechnet, um möglichst scharfe Bilder zu bekommen. wsa