Не са ви необходими суперсили, за да видите какво се крие зад ъгъла; Всичко, от което се нуждаете, са правилните алгоритми, основен изчислителен софтуер и обикновен цифров фотоапарат, показва екип от изследователи в публикация днес в Nature .
Измислянето на ефикасни начини за забелязване на обекти извън линията на човека е често срещана цел за учените, изучаващи каквото и да било - от самоуправляващи се автомобили до военна техника. В най-простата си форма това може да стане с помощта на перископ, който представлява тръба с множество огледала, които пренасочват светлината. Предишни усилия за въвеждане на това тухлено-строително устройство в дигиталната ера, включващо използване на чувствително високотехнологично оборудване за измерване на времето, необходимо за светлината да удари сензор, което позволява на изследователите да приближат относителното положение, размер и форма на скрития обект. Докато тези техники свършат работата, е трудно да се прилагат за ежедневна употреба поради цената и сложността й, отбелязва водещият автор на новото проучване Вивек Гоял, инженер по електротехника в Бостънския университет.
Предишни проучвания показват, че обикновена цифрова камера може да се използва за пресъздаване на 1-D изображения на обекти, които не се виждат. Гоял и неговият екип решиха да разширят тази техника и да създадат 2-D изображения.
Представяне на настройката на лабораторията за експеримента (Чарлс Сондърс / Nature) Експериментът работи така: Екипът насочи цифров фотоапарат към бяла стена. След това, зад ъгъл, седнал успоредно на камерата, те поставиха LCD екран, за да се изправят пред същата бяла стена. Екранът показваше просто 2-D изображение - в този случай гъба Nintendo, жълт емотикон с червена шапка встрани или буквите BU (за Бостънския университет) с голям, удебелен червен шрифт. Бялата стена функционираше като огледало в перископ. Използвайки дълго експониране, когато правите снимка с камерата, екипът засне мекото размазване на светлината, светеща върху бялата стена от екрана.
Има обаче причина, че бялата стена изглежда бяла, казва Гоял. За разлика от огледалото - което отразява светлината в определена посока - една стена разпръсква отразената светлина под различни ъгли, превръщайки всяко пресъздадено изображение в неразбираема бъркотия от пикселирани цветове с просто око. Изненадващо е по-лесно да пресъздадете скритото изображение, когато има нещо, което го блокира, наричано още оклузивен обект.
Оклузионният обект - за това изследване, подобен на стол, позволява на екипа да пресъздаде изображение, използвайки науката за penumbri, ежедневно явление, създадено, когато светлината хвърля частични сенки в някакъв ореол около непрозрачен предмет.
"Penumbri са навсякъде", казва Гоял. „[Ако] седите някъде с надземно флуоресцентно осветление, тъй като осветлението ви не е от една точка, обектите не хвърлят остри сенки. Ако издържите ръката си ... виждате куп частични сенки вместо пълно засенчване. "По същество тези частични сенки са всички полумбри.
Така че, въпреки че оклузиращият обект блокира част от картината, сенките предоставят на алгоритъма повече данни за използване. Оттам, обратният път на светлината просто изискваше проста физика.
Вероятно звучи нелогично и сложно, но инженерът по електротехника Женевиев Гариепи, която изучава изображения без видимо наблюдение, докато завършва докторантурата си в Heriot-Watt в Единбург, го описва като високотехнологична игра с 20 въпроса. По същество оклузиращият обект в този експеримент функционира по същия начин, както добрият въпрос би бил в играта.
„Обратният проблем в [20 въпроса] е да познаете за кого [мисля], “ обяснява тя. „Ако играем играта и се замисля ... да кажем Дона Стрикланд, която току-що спечели Нобелова награда по физика. Ако ме попитате „Жена ли е? Жива ли е? това е много сложно, защото [тези описания биха могли да се прилагат за] толкова много хора. Ако ме попитате „Спечели ли Нобелова награда?“ тогава става много по-лесно да гадая за кого мисля. "
Първоначалните измервания изглеждат като размазани черни петна, така че Гоял и екипът му далеч не са сигурни, че техниката им би създала ясен образ. „Бяхме сигурни, че нещо е възможно, (но можеше да бъде] наистина, наистина страшно като качество“, казва Гоял.
Така че, когато първият отдих навлезе в подробности, това беше „страхотна, приятна изненада“, казва Гоял. Въпреки че изображението далеч не е перфектно, буквите са четливи, цветовете са ясни и дори лицето на жълтия емотикон беше разпознаваемо. Екипът успя да получи същото ниво на точност при работа с просто видео.
Goyal е най-развълнуван от достъпната природа на тази технология. "Нашата техника [използва] конвенционалния хардуер", казва той. „Можете да си представите, че можем да напишем приложение за мобилен телефон, който прави това изображения. Типът на камерата, който сме използвали, не се различава съществено от камерата на мобилния телефон. "
И Goyal и Gariepy са съгласни, че едно от най-вероятните бъдещи приложения на тази технология ще бъде в автономните превозни средства. Понастоящем тези превозни средства имат хора, които бият, като могат да усетят какво точно е около тях от всички страни, но обхватът на тези сензори не надвишава средното човешко поле на видимост. Включването на тази нова технология може да изведе автомобилите на следващото ниво.
„Бихте могли да си представите [кола], че може да усети, че има дете от другата страна на паркирана кола, или да може да усети, когато наближавате кръстовище в градски каньон, че идва напречен трафик, който не е във вашия линията на зрението - казва Гоял. „Това е оптимистична визия, но не неразумна.“
