https://frosthead.com

Ez a kamera sarkok körül láthatja

Az önjáró autók, sőt a sávsebességgel vagy más kiegészítőkkel felszerelt autók nagymértékben támaszkodnak a számítógépes látásra és a LIDAR-ra, hogy elolvassák és megértsék a körülöttük lévőket. Már jobban megértik, mint az emberek, de hamarosan van egy másik lépés, amely még sokkal biztonságosabbá teheti őket: Mi lenne, ha ezek az autók a sarkok körül látnának?

"Rendkívül fontos lehet azt mondani, hogy az autója nemcsak azt látja, ami előtte van, hanem azt is, mi látja egy sarok mögött, és ezért lényegében biztonságosabb, mint bármely ember által vezérelt autó." - mondta Daniele Faccio, a professzor professzora. fizika a Heriot-Watt Egyetemen, Skóciában, Edinburgh-ban.

A Wisconsini Egyetemen, az MIT-ben és a Heriot-Watt-ban elvégzett külön, de kiegészítő kutatás foglalkozik ezzel a problémával és nagy lépéseket tesz. Ez nagyrészt a szupergyors, túlérzékeny kamerákra összpontosít, amelyek leolvassa a szétszórt lézerfény visszapattanását és rekonstruálják ezt a képet, ahogyan a LIDAR, a radar és a szonár működik.

Ez a technológia az autonóm járműveken túlmutató alkalmazásokban is hasznos. Ez még az elsődleges motivációt sem jelentette, amikor Andreas Velten elkezdte a femtosekundás (másodperces negyedmilliárd) lézerek tanulmányozását az Új-Mexikói Egyetemen, majd alkalmazásukat képalkotásban a MIT-en. A professzor és asszisztens a Velten Wisconsini Egyetemen és laboratóriumában kifejlesztett és szabadalmaztatott egy kamerát, amely rekonstruálhatja a sarok körül fekvő tárgy 3D-s képét.

A kutatás nagyrészt a szupergyors, túlérzékeny kamerákra összpontosít, amelyek leolvassa a szétszórt lézersugár visszapattanását és rekonstruálják azt képré. Ezeket a kamerákat távoli felderítésre lehetne használni, különösen a veszélyes területeken - például egy épület belsejében tartózkodók megfigyelésére ház tüzet okozva. (A Morgridge Kutatóintézet jóvoltából) Az épület belsejének belépés előtti értékelésének nyilvánvaló előnyei vannak. (A Morgridge Kutatóintézet jóvoltából) A Velten laboratóriuma azon a technológián dolgozik, amely nem invazív orvosi diagnosztikai eszközként képes átjutni a bőrön (amely szintén szétszóródik). (A Morgridge Kutatóintézet jóvoltából) A sarkok körül látó kamera ipari alkalmazásokkal is rendelkezik. (A Morgridge Kutatóintézet jóvoltából)

A tárgy értelmezéséhez, vagy egyáltalán történő látásához egy fényképezőgépre van szükség, amely képes nyomon követni a fény áthaladását. A kamerán vagy annak közelében elhelyezkedő lézer rövid fényszórásokat villan. Minden alkalommal, amikor ezek a csomagok valamire - például egy sarok másik oldalán lévő falra - eltalálnak, a fotonok, amelyek minden irányban a fényszórást alkotják. Ha elég közülük elegendő eltérő irányba ugrál, egyesek visszajutnak a kamerához, legalább háromszor visszafordulnak.

„Nagyon hasonló az adatokhoz, amelyeket a LIDAR gyűjt, kivéve azt, hogy a LIDAR felragasztja az első visszapattanást, amely a közvetlen felületről származik, és ebből 3D képet készít. Mi törődik az utána következő magasabb rendű visszafordulással ”- mondja Velten. „Minden egyes pattogáskor a fotonok feloszlanak. Mindegyik foton egyedülálló információt hordoz a jelenetről. ”

Mivel a fény különböző időpontokban visszatér a különféle felületekről, a kamerát fel kell szerelni, hogy megmondja a különbséget. Ez úgy történik, hogy rögzíti a pontos időt, amikor a foton eléri a receptort, és kiszámítja azokat a pályákat, amelyeket a foton megtett. Ha ezt sok fotonra és a lézer különböző szögeire elvégzi, akkor kap képet.

A technika megköveteli továbbá egy szilikon chipre épített, egy-fotonás lavinadiódának nevezett érzékelőt. A SPAD, amint nevezik, apró fénymennyiséget (egyetlen fotont) képes regisztrálni másodpercenként trillió képkockánként - ez elég gyors ahhoz, hogy a fény mozogjon.

"Úgy működnek, mint a Geiger fotonok számlálói" - mondja Velten. „Ha egy foton eléri a pixelt az érzékelőn, akkor impulzust ad ki, és ezt a számítógép regisztrálja. Elég gyorsnak kell lennie, hogy minden fotont külön-külön meg tudják számolni. ”

A Faccio laboratóriuma egy kicsit más megközelítést alkalmaz, ugyanazon technológia néhány alkalmazásával. Ahol a Velten legfrissebbje körülbelül 10 centiméter felbontással képes 3D-s képet mutatni (és a méret és a költségek csökkentek az előző generációkhoz képest), a Faccio a mozgás követésére összpontosított. Ő is SPAD érzékelőt használ, de helyben tartja a lézert, és kevesebb adatot rögzít, így gyorsabban meg tudja csinálni. Mozog, de nem tud sokat mondani a formáról.

“Ideális lenne, ha mindkettőt összekapcsolnánk, ez fantasztikus. Nem tudom, hogyan lehet ezt megtenni most ”- mondja Faccio. Mindkettőnek kevesebb energiát igénylő, szembiztonságos lézert kell használnia. „Az igazi cél az, hogy láthass-e valódi embereket 50 méterre. Ekkor válik hasznossá a dolog. ”

Más lehetséges felhasználások közé tartozik a távoli kutatás, különösen a veszélyes területeken - például az épület belsejében tartózkodók látása ház tüzet okozva. Ott van katonai érdek is - mondja Faccio; Az épület belsejének belépés előtti értékelése nyilvánvaló előnyökkel jár. A Velten laboratóriuma azon a technológián dolgozik, amely nem-invazív orvosi diagnosztikai eszközként a köd (amely szintén eloszlatja a fotonokat), vagy a bőrön keresztül (amely szintén szétszóródik) áttekintését célozza. Még a NASA-val is beszél a barlangok képalkotásáról a Holdon.

A NASA Jet Propulsion Lab-szal együtt a Velten laboratórium javaslatot dolgoz ki egy műholdas eszköz, amely nagy teljesítményű eszköz verzióját tartalmazza, körüli pályára helyezésére a hold körül. Amikor elhalad bizonyos krátereken, meg tudja tudni mondani, hogy az oldalirányban kiterjednek-e a hold belsejébe; az ilyen barlangok jó menedéket biztosíthatnak a holdbázisok számára, mondja Velten.

Ez a kamera sarkok körül láthatja