隐形标记系统增强了 3D 对象跟踪

BrightMarker是一种制造方法，它使用荧光丝将易于追踪的标记嵌入3D打印的彩色物体中

二维码似乎在日常生活中无处不在。无论你在杂货店的优惠券上看到一个，在公告牌上看到一张传单，还是在博物馆展览的墙上看到，每个代码都包含嵌入的数据。

要创建BrightMarker，用户可以下载CSAIL团队的软件插件，用于Blender等3D建模程序。将标记放置在其设计的几何体中后，他们可以将其导出为STL文件以进行3D打印。通过将荧光丝插入打印机，用户可以制作一个带有隐藏标签的物体，就像一个看不见的二维码。用户需要在物品制作之前将标记嵌入物品中，这意味着标签无法添加到现有物品中。

荧光材料使每个标签能够发射特定近红外波长的光，使其在红外相机中具有高对比度。研究人员设计了两种能够检测BrightMarkers的可连接硬件设置：一种用于智能手机，另一种用于增强现实（AR）和虚拟现实（VR）耳机。

两者都具有查看和扫描标记的能力，这些标记类似于黑暗中的发光二维码。使用高通滤波器可以遮挡周围的物体，高通滤波器是另一种只会发现荧光的可连接部件。

BrightMarkers是肉眼无法察觉的，而且不引人注目，这意味着它们不会改变物体的形状、外观或功能。这使得它们在将元数据无缝嵌入物理世界的同时具有防篡改性。通过在数据和物理对象之间添加一层连接，用户将能够获得与周围世界更互动的体验。

“在当今快速发展的世界中，真实环境和数字环境之间的界限继续模糊，对无缝连接物理对象与数字对应物的强大解决方案的需求不断增长，”麻省理工学院CSAIL和电气工程与计算机科学系博士候选人Mustafa Doğa Doğan说。

“brightmarker是通往物理领域‘无处不在的元数据’的门户。这个术语指的是嵌入元数据的概念——关于物体的身份、起源、功能和更直接的物理物品的描述性信息，类似于每个产品附带的无形数字签名。”

运行中的brightmarker

他们的系统在虚拟现实环境中显示出了前景。例如，带有嵌入式BrightMarker的玩具光剑可以用作游戏中的工具，使用标签检测硬件来切入虚拟环境。该工具可以让其他游戏中的物体获得更身临其境的VR体验。

麻省理工学院CSAIL访问研究员Raúl García-Martín在马德里卡洛斯三世大学攻读博士学位，他说:“在一个由AR和VR范式主导的未来，物体识别、跟踪和可追溯性对于连接物理世界和数字世界至关重要:BrightMarker只是一个开始。”“BrightMarker的无缝追踪标志着这段激动人心的旅程的开始，我们将进入一个由技术驱动的未来。”

至于运动跟踪，brightmarker可以实现到可穿戴设备中，可以精确地跟踪肢 体运动。例如，用户可以戴上一个植入BrightMarker的手环，使检测硬件能够将用户的动作数字化。如果游戏设计师想要创造一种真实的第一人称体验，他们可以根据每个标记提供的精确追踪来模拟角色的手。该系统还可以支持残疾用户和不同肢 体大小的用户，为广大用户群弥合了数字体验和物理体验之间的差距。

BrightMarkers也可以在整个供应链中进行跟踪。现场制造商可以扫描不同位置的标签，以获取有关产品来源和运动的元数据。同样，消费者可以检查产品的数字签名，以验证合乎道德的采购和回收信息，类似于欧盟提出的数字产品护照。

另一个潜在的应用：家庭安全摄像头的夜视监控。如果用户想确保他们的财产在一夜之间是安全的，可以配备一台相机来观察这些物体，并配备硬件来追踪和通知主人任何移动。与现成的同类相机不同，这款相机不需要拍摄用户的整个房间，从而保护了他们的隐私。

比红外线标签和无线标签更好

Doğan和他的团队的工作听起来可能很熟悉：他们之前开发了InfrardTag，这是一种将数据嵌入物理对象中3D打印标签的技术，在2022年ACM CHI计算系统中的人为因素会议上被提名为人民选择最 佳演示奖。

虽然他们以前的项目只适用于黑色对象，但用户可以使用BrightMarker选择多种颜色。利用其荧光材料，标签被配置为发射特定波长的光，使其比红外标签更容易隔离和跟踪，红外标签由于捕获环境中其他波长的噪声，只能在低对比度下检测到。

Doğan说：“荧光丝发出的光可以通过我们的成像硬件进行有力的过滤。这克服了通常与传统嵌入式不显眼标记相关的‘模糊性’，即使在物体运动时也能进行有效的实时跟踪。”

与苹果的AirTag相比，BrightMarkers是低成本和低能耗的。不过，根据应用程序的不同，一个潜在的限制是当前不能将标记添加到post-hoc对象中。此外，如果用户的手或房间里的另一个物品挡住了相机的视线，跟踪每个标签可能会受到阻碍。

作为一种潜在的增强探测能力的补救措施，该团队建议将这项技术与磁丝相结合，以便也可以跟踪物体的磁场。标记物的检测性能也可以通过生产具有更高氟铬浓度的细丝来提高。

“沉浸式技术需要强大的场景理解能力，”谷歌研究科学家Mar Gonzalez Franco说，他没有参与这项工作。“嵌入不可见的标记，比如BrightMarker的标记，可以简化计算机视觉需求，帮助设备识别可交互的对象，并为AR和VR用户弥合差距。”

Doğan对该系统在我们日常生活中嵌入元数据的潜力持乐观态度。他指出：“BrightMarker在重塑我们与科技的现实互动方面有着巨大的前景。随着这项技术的不断发展，我们可以想象一个世界，BrightMarkers将无缝集成到我们的日常物品中，促进物理和数字领域之间的轻松互动。"