一种创新的混合光场技术用于沉浸式投影映射

东京工业大学的科学家们开发了一种创新的混合光场技术，利用射线控制环境光与投影映射（PM）相结合，以在明亮环境下实现PM。这项创新技术利用了一个新颖的万花筒阵列来实现射线控制照明，并采用二分搜索算法来消除PM目标的环境光。它提供了一种沉浸式增强现实体验，并在各个领域都有应用。

投影映射（PM）是一项迷人的技术，通过将计算机生成的图像投影到物理表面上，平滑地融合了现实世界和虚拟世界，从而提供了一种沉浸式的视觉体验。它使我们能够在不需要特殊眼镜的情况下体验增强现实。因此，PM在包括增强舞台表演、试穿服装和化妆以及教育演示在内的各个领域都备受青睐。

尽管具有潜力，但当前的PM方法在明亮的环境中存在挑战，因为环境光会淹没整个场景，降低PM目标的对比度。这就是为什么传统的PM解决方案主要适用于黑暗环境的原因。然而，即使在黑暗环境中，PM也无法呈现自然的场景。在昏暗的场景中，只有PM目标被照亮，而周围的其他区域仍然保持黑暗，导致其看起来过于明亮。此外，非PM对象则显得太暗，破坏了沉浸感。

为了解决这些问题，日本的研究团队最近开发了一种创新的混合光场方法，以在明亮的环境中实现PM。他们使用了一种射线可控的照明单元，该单元可以避开PM目标并足够照亮场景中的其他区域，同时PM投影仪专门照亮目标。这一创新方法的核心是射线可控的照明单元，该单元可以再现一系列环境光场景，并且避免照亮PM目标。为了实现这一点，研究人员开发了一个新颖的万花筒阵列，其中包括一组镜子和一个放置在投影仪前面的透镜阵列。这个设置允许投影仪产生高密度光场，这对于射线可控照明至关重要。

此外，为了避免照亮PM目标，研究人员部署了一台摄像机来捕捉场景的图像，并识别投影仪照亮PM目标的像素，随后关闭它们。为了识别这些像素，他们采用了一个简单的基于二分搜索的方法，从而实现了有效的混合光场。

这种创新方法使他们可以在明亮的环境中实现高对比度的PM呈现。值得注意的是，它保留了普通非PM对象的自然外观和阴影，解决了PM技术中的一个关键挑战。通过多个引人入胜的增强现实场景，研究人员展示了PM目标和普通物体之间的无缝共存，提供了一种沉浸式的视觉体验。

尽管研究人员确定了一些限制，比如大型PM目标中的伪影和二分搜索算法的低效率，但他们已经确定了潜在的解决方案，并正在积极努力将来扩展这一方法。

“我们的实验证明了使用这种技术实现对所有物体进行准确照明的自然PM呈现的有效性。混合光场有潜力推动PM在各种实际日常应用中的运用，例如吸引人的场景、制造业支持和试穿化妆等。”渡边博士强调了他们技术的应用。

总的来说，这一方法标志着PM技术迈出了重要的一步，为未来实现沉浸式增强体验铺平了道路。