十三 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI
这个黑科技，让AE特效秒成真。
前不久，AE一个名为Lockdown的插件火了：任你再动再不平坦，图案都能无缝紧贴。
其实，这个魔法特效已经走进现实。
这个黑科技其实就是我们熟知的投影。但不同于以往，这次是动态投影。
这款高速投影仪名叫DynaFlash。
投影的画面不需要平整，任画面扭曲、被遮挡，影像都能被完整的打出来。
要想有一个较好的投影体验，那么投出来的影像肯定得是“快、准、狠”。
也就是需要高帧频和低延迟。
而这款高速动态投影仪，在延迟3ms的情况下可以投射8位图像，最高可达1000 fps。
这一话题也在Hacker News上火了，热度高达1000 点。
许多网友惊呼这项技术“简直太棒了”！
我估计像迪士尼这样的公司会对这个技术非常感兴趣。
我从事实时投影工作很多年了，延迟就是这个工作的杀手，任何大于1000/90ms的延迟都会特别影响效果。这项技术就能允许快速移动。
炫酷黑科技
这个黑科技有多神奇？
图像投影到一张纸上，无论让它怎么晃动，图像都会随着纸的变形同步发生变化。
就好像图像贴到了纸上一样。
为了展示这个技术的高帧频和低延迟，研究团队还把视频放慢了速度。
慢镜头下的动态投影也做到了完美的贴合。
当然，旋转也不在话下。
更神奇的是，投影画面不同，图像竟然能切换自如！
什么原理？
视频中展示的黑科技，其实是用红外墨水在目标上绘制了标记。
这种标记是人眼看不见的。
这就是研究人员提出的可变形点簇标记(Deformable Dot Cluster Marker，DDCM)。
DDCM具有三个优势：
1、即使是在强烈变形的情况下，它也是可以被检测到的；
2、即使存在外部或者自遮挡，它也可以实现鲁棒性跟踪；
3、它允许毫秒级的计算速度。
下图就展示了DDCM的一个例子。
△一个DDCM的例子。点簇以数组结构分布。
DDCM由四种类型的点簇组成，它们以数组结构分布。如下图所示。
△点簇的四种类型。m代表点的数量。每个点簇包含1-4个点。
每个点簇中的点都是具有拓扑不变性的，也就是说，在任何变形的情况下都不会发生改变。
点的数量是随机且排他分布的。识别是从p x p点簇(识别窗口)的四个角开始的。
并且为了增强逐帧跟踪的鲁棒性，相邻的点簇，点的数量不会相同。
△无论从哪个角开始识别窗口，都没有相互重合的序列。
下图展示了处理的流程。
△处理流程
主要包括检测和跟踪两个步骤。
检测过程包括从单个帧中识别点簇的ID。
△检测流程
检测的过程大致如下：
a)从二值化图像中提取关键点；
b)将a)中所示的位于同一网格中且彼此相邻的关键点视为点集群，红、绿、蓝、黄圆点分别代表m = 1,2,3,4个点簇;
c)计算提取的点簇的Delauney三角剖分;
d)基于广度优先搜索获得点簇之间的连通性;
e)最后根据预先准备的哈希表根据点编号识别每个点簇的ID，红色数字表示已识别的点簇的ID。
跟踪过程是指通过图像序列对每个点簇进行独立、逐帧跟踪。主要包括以下几个流程：
a)更新被跟踪的点集群的位置；
△根据ROI更新跟踪的点簇位置，以红色方块表示。
b)跟踪丢失点簇的恢复(recovery)；
△基于DDCM的阵数组结构跟踪恢复。
c)False-positive 跟踪检测；
d)丢失点簇的插值。
更多打开方式
以为黑科技只能做到这些？
上面所展示的动态投影还只停留在黑白颜色阶段。接下来的打开方式就更加炫酷了。
随着“3，2，1”的倒计时，衣服突然出现了色泽鲜明、纹理复杂的动态投影，依旧是任你拉扯，我如影随形。
当然还有一秒变装的拉风操作。
纹理的质感也可以变换，而且随着动作、角度的不同，光感等因素也会随之变换。
裸眼3D也不在话下！
One More Thing
这样的黑科技确实非常的拉风、炫酷。
但万万没想到的是，这些视频和论文，早在2015、2016的时候就已经公布了。
而在近日Hacker News上发布相关话题，依旧能引发不少的关注，可见其吸睛程度不一般。
正如网友所评论：
哇！链接里的原贴竟然是2016年的！
那么，你想体验这样的黑科技吗？
传送门
博客地址：
http://www.k2.t.u-tokyo.ac.jp/vision/DPM/
视频地址：
http://www.youtube.com/watch?v=-bh1MHuA5jU&feature=emb_logo
— 完 —
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