已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整的填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Towards real-time photorealistic 3D holography with deep neural networks

计算机科学 全息术 增强现实 人工智能 计算机视觉 RGB颜色模型 像素 计算全息 计算机图形学(图像) 卷积神经网络 全息显示器 虚拟现实 深度学习 菲涅耳衍射 GSM演进的增强数据速率 管道(软件) 衍射 光学 物理 程序设计语言
作者
Liang Shi,Beichen Li,Chang-Il Kim,Petr Kellnhofer,Wojciech Matusik
出处
期刊:Nature [Springer Nature]
卷期号:591 (7849): 234-239 被引量:397
标识
DOI:10.1038/s41586-020-03152-0
摘要

The ability to present three-dimensional (3D) scenes with continuous depth sensation has a profound impact on virtual and augmented reality, human–computer interaction, education and training. Computer-generated holography (CGH) enables high-spatio-angular-resolution 3D projection via numerical simulation of diffraction and interference1. Yet, existing physically based methods fail to produce holograms with both per-pixel focal control and accurate occlusion2,3. The computationally taxing Fresnel diffraction simulation further places an explicit trade-off between image quality and runtime, making dynamic holography impractical4. Here we demonstrate a deep-learning-based CGH pipeline capable of synthesizing a photorealistic colour 3D hologram from a single RGB-depth image in real time. Our convolutional neural network (CNN) is extremely memory efficient (below 620 kilobytes) and runs at 60 hertz for a resolution of 1,920 × 1,080 pixels on a single consumer-grade graphics processing unit. Leveraging low-power on-device artificial intelligence acceleration chips, our CNN also runs interactively on mobile (iPhone 11 Pro at 1.1 hertz) and edge (Google Edge TPU at 2.0 hertz) devices, promising real-time performance in future-generation virtual and augmented-reality mobile headsets. We enable this pipeline by introducing a large-scale CGH dataset (MIT-CGH-4K) with 4,000 pairs of RGB-depth images and corresponding 3D holograms. Our CNN is trained with differentiable wave-based loss functions5 and physically approximates Fresnel diffraction. With an anti-aliasing phase-only encoding method, we experimentally demonstrate speckle-free, natural-looking, high-resolution 3D holograms. Our learning-based approach and the Fresnel hologram dataset will help to unlock the full potential of holography and enable applications in metasurface design6,7, optical and acoustic tweezer-based microscopic manipulation8–10, holographic microscopy11 and single-exposure volumetric 3D printing12,13. A deep-learning-based approach using a convolutional neural network is used to synthesize photorealistic colour three-dimensional holograms from a single RGB-depth image in real time, and termed tensor holography.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI

祝大家在新的一年里科研腾飞
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Xin发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
3秒前
KK完成签到,获得积分10
4秒前
快乐小李发布了新的文献求助20
5秒前
呆萌沛蓝发布了新的文献求助10
6秒前
wab完成签到,获得积分0
7秒前
Liamliu发布了新的文献求助30
8秒前
10秒前
打打应助deng20065采纳,获得10
15秒前
fsznc完成签到 ,获得积分0
16秒前
17秒前
KK发布了新的文献求助10
21秒前
wy.he完成签到,获得积分0
27秒前
深情安青应助Xin采纳,获得10
27秒前
28秒前
852应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
汉堡包应助科研通管家采纳,获得20
28秒前
大佬应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
28秒前
彭于晏应助科研通管家采纳,获得10
28秒前
扶摇完成签到 ,获得积分10
30秒前
称心如意发布了新的文献求助10
31秒前
善学以致用应助leeyc采纳,获得10
35秒前
37秒前
37秒前
GQ发布了新的文献求助10
38秒前
2220完成签到 ,获得积分10
38秒前
Li发布了新的文献求助10
40秒前
刘医生发布了新的文献求助30
42秒前
阳光血茗完成签到,获得积分10
42秒前
严逍遥发布了新的文献求助10
43秒前
45秒前
50秒前
cw1231完成签到 ,获得积分10
52秒前
高分求助中
Востребованный временем 2500
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 1500
Les Mantodea de Guyane 1000
Very-high-order BVD Schemes Using β-variable THINC Method 970
Field Guide to Insects of South Africa 660
Foucault's Technologies Another Way of Cutting Reality 500
Forensic Chemistry 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 冶金
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3392741
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3003269
关于积分的说明 8808418
捐赠科研通 2690043
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1473406
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 681571
邀请新用户注册赠送积分活动 674473