https://frosthead.com

Ta kamera lahko vidi okoli vogalov

Avtomobili, ki se vozijo sami, in celo avtomobili, ki uporabljajo pomoč za vožnjo po voznem pasu ali druge dodatke, se v veliki meri zanašajo na računalniški vid in LIDAR za branje in smisel tega, kar je okoli njih. Pri tem so že boljši kot ljudje, a kmalu pride še en korak, ki bi jim lahko še varneje pomagal: Kaj pa, če bi se ti avtomobili lahko videli po vogalih?

"Rekli smo, da vaš avto ne vidi samo tistega, kar je pred njim, ampak lahko tudi vidi, kaj je za vogalom, in je zato v bistvu varnejši od katerega koli avtomobila, ki ga vozi človek, lahko izredno pomembno, " pravi Daniele Faccio, profesorica fizike na Univerzi Heriot-Watt v Edinburghu na Škotskem.

Ločene, vendar komplementarne raziskave, ki izhajajo iz univerze Wisconsin, MIT in Heriot-Watt, se spopadajo s to težavo in močno napredujejo. Večinoma je osredotočen na zelo hitre, preobčutljive kamere, ki berejo odboje razpršene laserske svetlobe in to rekonstruirajo v podobno sliko, kot delujejo LIDAR, radar in sonar.

Ta tehnologija je uporabna v aplikacijah, ki presegajo avtonomna vozila. To sploh ni bila osnovna motivacija, ko je Andreas Velten na Univerzi v Novi Mehiki začel študirati femtosekundne (en štiričetrtinke sekunde) laserje in nato njihovo uporabo pri slikanju na MIT. Zdaj sta profesor in asistent na univerzi v Wisconsinu, Velten in njegov laboratorij razvila in patentirala kamero, ki lahko rekonstruira 3D sliko predmeta, ki je nameščen za vogalom.

Raziskave so v veliki meri osredotočene na zelo hitre, preobčutljive kamere, ki berejo utrinke razpršene laserske svetlobe in jo rekonstruirajo v sliko. Te kamere bi se lahko uporabljale za raziskovanje na daljavo, zlasti nevarnih območij - na primer za ogled stanovalcev v zgradbi med hišnim požarom. (Z dovoljenjem Morgridgeovega inštituta za raziskave) Sposobnost oceniti notranjost stavbe pred vstopom ima očitne prednosti. (Z dovoljenjem Morgridgeovega inštituta za raziskave) Veltenov laboratorij si prizadeva uporabiti tehnologijo, da se skozi kožo (ki se prav tako raztrese) vidi kot neinvazivno medicinsko diagnostično orodje. (Z dovoljenjem Morgridgeovega inštituta za raziskave) Kamera, ki vidi okrog vogalov, ima tudi industrijske aplikacije. (Z dovoljenjem Morgridgeovega inštituta za raziskave)

Če želite predmet razumeti, da bi ga sploh videli, potrebujete kamero, ki lahko spremlja prehod svetlobe. Laser, nameščen na kameri ali blizu nje, sproži kratke svetlobne žarke. Vsakič, ko so ti paketi zadeli nekaj - recimo, steno na drugi strani vogala - fotoni, ki sestavljajo svetlobo, se širijo v vse smeri. Če jih bo dovolj odskočilo v dovolj različnih smereh, se bodo nekateri vrnili v kamero, potem ko so odskočili vsaj trikrat.

"Zelo je podoben podatkom, ki bi ga zbiral LIDAR, le da bi LIDAR izstrelil prvi odboj, ki prihaja z neposredne površine in naredil 3D sliko tega. Skrbi nas za višji odbitek, ki pride po tem, "pravi Velten. "Vsak odskok fotonov razdeli. Vsak foton nosi edinstven del informacij o prizoru. "

Ker svetloba v različnih časih odbija od različnih površin, mora biti kamera opremljena, da pove razlike. To stori tako, da zabeleži natančen čas, ko foton zadene receptor in izračuna poti, ki bi jih foton lahko prehodil. Naredite to za številne fotone in številne različne kote laserja, in dobili boste sliko.

Za tehniko je potreben tudi senzor, ki se imenuje enofotonska lavinska dioda, zgrajena na silikonskem čipu. SPAD, kot se imenuje, lahko registrira majhne količine svetlobe (enojni fotoni) pri trilijonu sličic na sekundo - kar je dovolj hitro, da se svetloba premika.

"Delujejo kot Geigerjevi števci za fotone, " pravi Velten. "Kadarkoli foton zadene pikco na detektor, bo poslal impulz in to registriral računalnik. Morajo biti dovolj hitri, da lahko preštejejo vsak foton posebej. "

Faccio laboratorij jemlje nekoliko drugačen pristop z uporabo iste tehnologije. Kjer je Velten najnovejši uspel prikazati 3D sliko v ločljivosti približno 10 centimetrov (in zmanjšanju velikosti in stroškov v primerjavi s prejšnjimi generacijami), se je Faccio osredotočil na sledenje gibanju. Tudi on uporablja senzor SPAD, vendar drži laser v mirovanju in beleži manj podatkov, zato lahko to naredi hitreje. Dobiva gibanje, vendar ne more veliko povedati o obliki.

"Idealno bi bilo, če bi bili skupaj združeni, to bi bilo fantastično. Nisem prepričan, kako to storiti trenutno, "pravi Faccio. Oba morata delati tudi z uporabo laserjev z manjšo močjo, varnimi za oči. "Resnični cilj je, ali lahko vidite 50 ljudi oddaljene 50 metrov. Takrat začne stvar postati uporabna. "

Druge možne uporabe vključujejo raziskovanje na daljavo, zlasti nevarnih območij - na primer za ogled potnikov v zgradbi med hišnim požarom. Tudi Faccio pravi vojaško zanimanje; biti sposoben oceniti notranjost stavbe pred vstopom, ima očitne prednosti. Veltenov laboratorij si prizadeva uporabiti tehnologijo, da bi videl skozi meglo (ki tudi razprši fotone) ali skozi kožo (ki se prav tako raztrese) kot neinvazivno medicinsko diagnostično orodje. Z Naso je celo govoril o slikanju jam na Luni.

Skupaj z NASA-inim laboratorijem za reaktivni pogon, Velten razvija predlog za postavitev satelita, ki vsebuje visoko zmogljivo različico naprave, v orbito okoli lune. Ko bo mimo nekaterih kraterjev, bo mogoče razbrati, če se bočno širijo, v notranjost Lune; take jame bi lahko nekega dne nudile dobro zavetje za lunarne baze, pravi Velten.

Ta kamera lahko vidi okoli vogalov