https://frosthead.com

Kamera ini Boleh Lihat Sekitar Sudut

Kereta sendiri memandu, dan juga kereta menggunakan lorong bantuan atau suplemen lain, sangat bergantung pada visi komputer dan LIDAR untuk membaca dan memahami apa yang ada di sekeliling mereka. Mereka sudah lebih baik daripada manusia, tetapi ada satu lagi langkah, akan datang, yang dapat membuat mereka lebih selamat lagi: Bagaimana jika kereta-kereta itu dapat melihat di sekeliling sudut?

"Mengatakan bahawa kereta anda bukan sahaja dapat melihat apa yang ada di depannya, tetapi juga dapat melihat apa yang ada di sudut, dan oleh itu secara intrinsiknya lebih selamat daripada mana-mana kereta yang dipandu manusia, mungkin sangat penting, " kata Daniele Faccio, seorang profesor fizik di Universiti Heriot-Watt di Edinburgh, Scotland.

Penyelidikan berasingan dan pelengkap yang keluar dari University of Wisconsin, MIT dan Heriot-Watt menangani masalah ini dan membuat langkah besar. Ini sebahagian besarnya berfokus pada superfast, kamera supersensitif yang membaca rebound cahaya laser yang tersebar, dan membina semula itu ke dalam bentuk imej cara kerja LIDAR, radar dan sonar.

Teknologi ini berguna dalam aplikasi jauh melebihi kenderaan autonomi. Itu bukanlah motivasi utama ketika Andreas Velten mula belajar laser femtosecond (satu kuadril kedua) di University of New Mexico, dan kemudian aplikasi mereka dalam pencitraan di MIT. Sekarang seorang profesor dan penolong saintis di University of Wisconsin, Velten dan makmalnya telah membangun dan mematen kamera yang boleh membina semula imej 3D objek yang terletak di sekeliling sudut.

Penyelidikan sebahagian besarnya tertumpu pada kamera superfast, supersensitif yang membaca rebound cahaya laser yang tersebar, dan membina semula itu ke dalam imej. Kamera-kamera ini boleh digunakan untuk penjelajahan jarak jauh, terutamanya kawasan berbahaya-contohnya, untuk melihat penghuni di dalam bangunan semasa kebakaran rumah. (Berniata Institut Penyelidikan Morgridge) Mampu menilai bahagian dalam bangunan sebelum memasuki mempunyai faedah jelas. (Berniata Institut Penyelidikan Morgridge) Makmal Velten sedang berusaha menggunakan teknologi untuk melihat melalui kulit (yang juga menyebarkan), sebagai alat diagnostik perubatan yang tidak invasif. (Berniata Institut Penyelidikan Morgridge) Kamera yang dapat dilihat di sekeliling sudut juga mempunyai aplikasi perindustrian. (Berniata Institut Penyelidikan Morgridge)

Untuk memahami objek itu, untuk melihatnya sama sekali, memerlukan kamera yang boleh menjejaki petikan cahaya. Laser, yang terletak di atau berhampiran dengan kamera, menyemburkan pecah cahaya. Setiap kali paket itu melanda sesuatu yang dikatakan, dinding di sisi lain sudut-foton yang membentuk penyebaran cahaya di setiap arah. Jika cukup dari mereka melantun dalam arah yang cukup berbeza, ada yang akan membuatnya kembali ke kamera, dengan memantul sekurang-kurangnya tiga kali.

"Ia sangat mirip dengan data yang akan dikumpulkan oleh LIDAR, kecuali LIDAR akan menaikkan lantunan pertama yang datang dari permukaan langsung dan membuat imej 3D itu. Kami peduli dengan lantunan pesanan yang lebih tinggi yang datang selepas itu, "kata Velten. "Setiap lantunan, foton berpecah. Setiap foton membawa maklumat unik tentang tempat kejadian. "

Kerana cahaya memantul pelbagai permukaan pada pelbagai masa, kamera mesti dilengkapi untuk memberitahu perbezaannya. Ia berbuat demikian dengan merakam masa yang tepat di mana foton itu menyentuh reseptor dan mengira laluan yang mungkin diambil photon. Lakukan ini untuk banyak foton, dan beberapa sudut laser yang berbeza, dan anda mendapat gambar.

Teknik ini juga memerlukan sensor yang dikenali sebagai satu-foton avalanche diode, dibina pada cip silikon. SPAD, seperti yang dipanggil, boleh mencatatkan jumlah cahaya yang kecil (foton tunggal) pada satu trilion bingkai sesaat - yang cukup pantas untuk melihat langkah cahaya.

"Mereka bekerja seperti kaunter Geiger untuk foton, " kata Velten. "Apabila seorang foton memukul piksel pada pengesan, ia akan menghantar dorongan dan didaftarkan oleh komputer. Mereka perlu cukup pantas supaya mereka dapat mengira setiap foton secara individu. "

Makmal Faccio mengambil sedikit pendekatan yang berbeza, menggunakan beberapa teknologi yang sama. Di mana Velten terkini dapat menunjukkan imej 3D pada resolusi kira-kira 10 sentimeter (dan penurunan saiz dan kos ke atas generasi terdahulu), Faccio telah memberi tumpuan untuk menjejaki gerakan. Dia juga menggunakan sensor SPAD, tetapi menyimpan stesen laser dan mencatat kurang data, jadi dia boleh melakukannya dengan lebih cepat. Dia mendapat pergerakan, tetapi tidak dapat memberitahu banyak tentang bentuknya.

"Perkara yang ideal adalah untuk mempunyai kedua-dua digabungkan bersama, yang akan menjadi hebat. Saya tidak pasti bagaimana untuk melakukannya sekarang, "kata Faccio. Kedua-duanya juga perlu bekerja menggunakan kuasa rendah, laser mata-mata. "Objektif sebenar adalah, anda boleh melihat orang sebenar 50 meter jauhnya. Itulah apabila perkara itu mula menjadi berguna. "

Penggunaan potensi lain termasuk penerokaan jauh, terutamanya kawasan berbahaya-contohnya, untuk melihat penghuni di dalam bangunan semasa kebakaran rumah. Ada juga kepentingan ketenteraan, kata Faccio; dapat menilai bahagian dalam bangunan sebelum memasuki mempunyai manfaat jelas. Makmal Velten sedang mengusahakan teknologi untuk melihat melalui kabus (yang menyebarkan foton juga), atau melalui kulit (yang juga menyebarkan), sebagai alat diagnostik perubatan yang tidak invasif. Beliau juga bercakap dengan NASA tentang gua pencitraan di bulan.

Bersempena dengan Makmal Jet Propulsion NASA, makmal Velten sedang membangunkan cadangan untuk meletakkan satelit, yang mengandungi versi peranti berkuasa tinggi, di orbit sekitar bulan. Memandangkan ia melewati kawah tertentu, ia akan dapat mengetahui sama ada ia melebarkan secara meluas, ke bahagian dalam bulan; gua-gua itu boleh memberi perlindungan yang baik, satu hari, untuk pangkalan bulan, kata Velten.

Kamera ini Boleh Lihat Sekitar Sudut