https://frosthead.com

See kaamera näeb ümber nurkade

Isesõitvad autod ja isegi sõidurada abistavad või muid lisandeid kasutavad autod loodavad nende ümber toimuva lugemiseks ja mõistmiseks suuresti arvutinägemusele ja LIDAR-i. Nad on selles juba paremini kui inimesed, kuid peagi saabub veel üks samm, mis võib muuta nad veelgi turvalisemaks: Mis juhtuks, kui need autod näeksid nurkade taga?

"Ülimalt oluline võiks olla öelda, et teie auto ei näe mitte ainult seda, mis selle ees on, vaid ka seda, mis nurga taga on, ning on seetõttu sisemiselt turvalisem kui ükski inimese juhitav auto, " ütleb Daniele Faccio, professor füüsika Heriot-Watt ülikoolis Edinburghis, Šotimaal.

Wisconsini ülikoolist, MIT-ist ja Heriot-Wattist välja tulevad eraldi, kuid täiendavad teadusuuringud käsitlevad seda probleemi ja teevad suuri edusamme. See on suures osas keskendunud ülikiiretele, ülitundlikele fotoaparaatidele, mis loevad hajutatud laservalguse tagasilööke ja rekonstrueerivad selle LIDARi, radari ja sonari tööpildiks.

See tehnoloogia on kasulik rakendustes, mis ulatuvad kaugemale autonoomsetest sõidukitest. See polnud isegi esmane motivatsioon, kui Andreas Velten asus New Mexico ülikoolis õppima femtosekundilisi (üks neljandik sekundit sekundit) lasereid ja seejärel nende rakendamist pilditöötluses MIT-is. Nüüd on Velteni ja tema labori Wisconsini ülikooli professor ja abiteadlane välja töötanud ja patenteerinud kaamera, mis suudab rekonstrueerida nurga taga asuva objekti 3D-pildi.

Uurimistöö keskendub suuresti ülikiiretele, ülitundlikele fotoaparaatidele, mis loevad hajutatud laservalguse tagasilööke ja rekonstrueerivad need pildiks. Neid kaameraid saab kasutada kaugiuurimiseks, eriti ohtlikes piirkondades - näiteks hoones viibijate nägemiseks maja põlengu ajal. (Morgridge'i teadusuuringute instituudi viisakusel) Võimalus enne sisenemist hoone interjööri hinnata on ilmselge eelis. (Morgridge'i teadusuuringute instituudi viisakusel) Velteni labor töötab tehnoloogia mitteinvasiivse meditsiinilise diagnostilise tööriistana naha läbi nägemiseks (mis ka hajub). (Morgridge'i teadusuuringute instituudi viisakusel) Nurkade ümber nähtaval kaameral on ka tööstuslikud rakendused. (Morgridge'i teadusuuringute instituudi viisakusel)

Objekti mõistmiseks või selle üldse nägemiseks on vaja kaamerat, mis suudab jälgida valguse teekonda. Kaameral või selle läheduses asuv laser laseb lühikese valguse. Iga kord, kui need pakid midagi löövad - näiteks nurga teisel küljel asuvat seina -, on footonid, mis moodustavad valguse hajumise igas suunas. Kui piisavalt neist põrkub piisavalt erinevates suundades, suunab mõni kaamera tagasi kaamerasse, olles vähemalt kolm korda põrganud.

„See on väga sarnane andmetega, mida LIDAR koguks, välja arvatud see, et LIDAR vihjab esimesele põrkele, mis tuleb otse pinnalt, ja teeb sellest 3D-pildi. Me hoolime kõrgema järgu põrkest, mis pärast seda tuleb, ”ütleb Velten. “Iga põrke korral jagunesid footonid. Iga footon sisaldab ainulaadset teavet sündmuskoha kohta. ”

Kuna valgus põrkub eri pindadelt erinevatel aegadel välja, peab kaamera olema erinevuste tuvastamiseks varustatud. Selleks registreeritakse täpne aeg, mil footon tabab retseptorit, ja arvutatakse rajad, mida footon oleks võinud võtta. Tehke seda paljude footonite ja paljude laseri erinevate nurkade korral ning saate pildi.

Tehnika jaoks on vaja ka andurit, mida nimetatakse ühe footoni laviindioodiks, mis on ehitatud räni kiibile. SPAD, nagu seda nimetatakse, suudab registreerida pisikeses koguses valgust (üksikud footonid) triljoni kaadri juures sekundis - see on piisavalt kiire, et näha valgust liikumas.

"Nad töötavad nagu Geigeri footonite loendurid, " ütleb Velten. „Kui footon tabab detektoril piksli, saadab see impulsi ja arvuti registreerib selle. Need peavad olema piisavalt kiired, et nad saaksid iga footoni eraldi arvutada. ”

Faccio labor võtab natuke teistsuguse lähenemisviisi, kasutades mõnda sama tehnoloogiat. Seal, kus Velten on viimase aja jooksul suutnud näidata 3D-pilti eraldusvõimega umbes 10 sentimeetrit (ning suuruse ja kulude vähenemine võrreldes eelmiste põlvkondadega), on Faccio keskendunud liikumise jälgimisele. Ka tema kasutab SPAD-andurit, kuid hoiab laserit paigal ja salvestab vähem andmeid, nii et saab seda kiiremini teha. Ta saab liikumist, kuid ei oska kuju kohta palju öelda.

“Ideaalne oleks mõlemad koos ühendada, see oleks fantastiline. Ma pole kindel, kuidas seda praegu teha, ”ütleb Faccio. Mõlemad peavad töötama ka väiksema energiatarbega, silmadele ohutute laserite kasutamisel. „Tegelik eesmärk on see, kas näete 50 meetri kaugusel tõelisi inimesi. Siis hakkab asi kasulikuks minema. ”

Muud potentsiaalsed kasutusalad hõlmavad kaugiuurimist, eriti ohtlike alade uurimiseks - näiteks hoones viibijate nägemiseks maja põlengu ajal. Seal on ka sõjaline huvi, ütleb Faccio; hoone sisemuse hindamine enne sisenemist on ilmselge eelis. Velteni labor töötab selle tehnoloogia rakendamisel, et mitteinvasiivse meditsiinilise diagnostika tööriistana näha läbi udu (mis hajutab ka footonid) või läbi naha (mis ka hajub). Ta räägib isegi NASA-ga Kuu koobaste kuvamisest.

Koostöös NASA reaktiivmootoriga Jet Propulsion Lab töötab välja ettepanek paigutada Kuu ümber orbiidile satelliit, mis sisaldab seadme suure võimsusega versiooni. Teatud kraatritest möödudes saab ta teada, kas need ulatuvad külgmiselt Kuu sisemusse; sellised koopad võiksid ühel päeval pakkuda kuusebaasidele head varjupaika, ütles Velten.

See kaamera näeb ümber nurkade