我們的視網膜、普通的相機所捕捉的都是二維圖像，如果捕捉一個物體的三維(3D)立體畫面就需要做進一步的處理。盡管現在已經有不少可做到這一點的技術(比如全息成像技術、運動捕捉技術等等)，但它們的成本往往很高，而且需要大量的鏡頭和激光發射裝置等昂貴的光學元件。另外，這些技術可能只適用于特定波段的光，這也限制了它們的使用。而現在，科學家們已經研發出了一種更加簡單和廉價的創建3D圖像的方法。

    來自英國格拉斯哥大學的孫寶清及其同事研發出了一種無需鏡頭和復雜設備便可重建物體3D圖像的的方法。通過給一個3D物體(此例中是一個人頭模型)進行照明，并用一種被稱為“單像素檢測器”的微小光檢測器從不同的角度檢測被照明的場景，研究人員收集到了反射光數據。然后，他們對這些反射光數據來進行加權，將從不同角度產生的所有這些加權數據進行迭加，就可以得到一幅該3D物體的準確重建圖像，我們可以從下面這個視頻中了解一下這種3D成像方法的具體步驟。

    什么是“單像素檢測器”

    在這一方法中，“單像素檢測器”這個裝置扮演了至關重要的角色。那么什么是“單像素檢測器”呢?研究人員馬修·埃德加(Matthew Edgar)告訴果殼網，“單像素檢測器”是一個非常簡單的光電二極管，只由一個光敏元件組成，其安裝與配置十分簡單。與現在各類攝像設備都有幾百上千萬像素不同，這種檢測器只有一個像素。他們會用光投影儀以不同的光照方式對待成像物體進行照明，然后用一個單像素檢測器測算整體反射光的數據，在對一系列反饋信號數據進行計算之后，他們就得到了一副物體的2D圖像，這幅圖像中包含該光照模式對應的陰影和明暗信息。因此，從理論上來說，他們只需要兩個單像素檢測器得到的2D圖像就可以繪制物體的3D圖像，不過為了使計算更簡便，研究人員使用了四個單像素檢測器來完成這一工作。而這一3D成像系統的精度則取決于光照的方式，對物體的光照越精細，反射光與環境光就更容易區分，所得圖像的信噪比也就越大。

    新方法的優勢

    埃德加告訴果殼網，相比那些傳統的3D成像方法，這種新方法的優點有以下幾個：

    設備簡單，不需要鏡頭和復雜的設備，而且能夠處理那些現有光學元件無法檢測到的光波段。

    大大降低了成本。

    傳統的3D成像方法都是從不同角度拍攝物體的2D圖像，然后通過合成來得到3D圖像，這對圖像匹配計算的要求就非常高，因為計算機需要識別出兩幅不同的圖像中物體的哪些部位是對應的。而他們所用的新方法中，所得的物體圖像在空間上是一致的，只在陰影和明暗上有區別，因此大大降低了計算量。

    廣闊的應用前景

    研究人員對這種新成像方法的應用前景也非常看好。未來，利用單像素檢測器的全波段檢測性能，醫生可以用這種方法進行醫療診斷，生成腫瘤和其它皮下病灶的3D圖像，方便治療。在工業領域，人們也可以用它進行瓦斯或是其它化學物品泄露的檢測。對于普通消費者來說，利用這套系統對現有的相機進行改造，調整相機的閃光模式，我們就可以把2D相機變成3D相機，而且成本低廉，每個人都能買得起。

    現階段，研究人員已經開始對這套系統進行室外應用和更多波段的應用測試。因為目前紅外成像儀之類的不可見光成像設備的價格非常高昂，他們也希望能夠將這種方法應用在可見光以外的電磁波譜中。