https://frosthead.com

Тази камера може да се види около ъглите

Автомобилите за самостоятелно шофиране и дори колите, които използват помощна лента или други добавки, разчитат до голяма степен на компютърното зрение и LIDAR, за да четат и осмислят какво има около тях. Те вече са по-добри от хората, но предстои още една стъпка, която все още може да ги направи много по-безопасни: Ами ако тези коли могат да се видят по ъглите?

„Казването, че колата ви не може да вижда само това, което е пред нея, но също така може да види какво стои зад ъгъла и следователно е по същество много по-безопасно от всеки автомобил, управляван от хора, може да бъде изключително важно“, казва Даниеле Фачио, професор на физика в университета Хериот-Ват в Единбург, Шотландия.

Отделни, но допълващи изследвания, които излизат от Университета в Уисконсин, MIT и Хериот-Ват, решават този проблем и правят големи крачки. До голяма степен е фокусиран върху свръхбързи, свръхчувствителни камери, които четат отскоците от разпръсната лазерна светлина и реконструират това в образ като начин на работа на LIDAR, радари и сонари.

Тази технология е полезна в приложения, далеч отвъд автономните превозни средства. Това не беше дори основната мотивация, когато Андреас Велтен започна да изучава фемтосекундни (една квадрилионна част от секундата) лазери в университета в Ню Мексико, а след това и приложението им в образната техника в MIT. Сега професор и асистент в Университета на Уисконсин, Велтен и неговата лаборатория са разработили и патентовали камера, която може да реконструира 3D изображение на обект, който е разположен зад ъгъла.

Изследванията до голяма степен са съсредоточени върху свръхбързи, свръхчувствителни камери, които четат отскоците от разсеяна лазерна светлина и реконструират това в изображение. Тези камери могат да се използват за отдалечено проучване, особено на опасни райони - например, за да се видят обитатели в сградата по време на домашен пожар. (С любезното съдействие на Института за изследвания в Morgridge) Да можеш да оцениш интериора на сградата преди да влезеш има очевидни предимства. (С любезното съдействие на Института за изследвания в Morgridge) Лабораторията на Велтен работи по прилагането на технологията, за да се види през кожата (която също се разпръсква), като неинвазивен медицински диагностичен инструмент. (С любезното съдействие на Института за изследвания в Morgridge) Камера, която може да се види из ъглите, има и индустриални приложения. (С любезното съдействие на Института за изследвания в Morgridge)

За да осмисли обекта, за да го види изобщо, е необходима камера, която да проследява преминаването на светлината. Лазер, разположен върху или в близост до камерата, излъчва кратки светлинни изблици. Всеки път, когато тези пакети удрят нещо - да речем, стена от другата страна на ъгъла - фотоните, съставляващи светлината, се разпръскват във всяка посока. Ако достатъчно от тях отскачат в достатъчно различни посоки, някои ще го върнат към камерата, като са отскочили поне три пъти.

„Това е много подобно на данните, които LIDAR би събрал, с изключение на това, че LIDAR ще извади първия отскок, който идва от директната повърхност и ще направи 3D изображение на това. Ние се грижим за отскока от по-високия ред, който идва след това “, казва Велтен. „При всеки отскок фотоните се разделят. Всеки фотон носи уникален бит информация за сцената. "

Тъй като светлината отскача от различни повърхности в различни моменти, камерата трябва да бъде оборудвана, за да определи разликата. Това прави, като записва точното време, в което фотонът удря рецептор и изчислява пътищата, които фотонът би могъл да поеме. Направете това за много фотони и редица различни ъгли на лазера и ще получите снимка.

Техниката изисква и сензор, наречен еднофотонен лавинен диод, изграден върху силиконов чип. SPAD, както се нарича, може да регистрира малки количества светлина (единични фотони) при трилион кадъра в секунда - това е достатъчно бързо, за да видите движението на светлината.

"Те работят като броячи на Гейгер за фотони", казва Велтен. „Всеки път, когато фотон удари пиксел върху детектора, той ще изпрати импулс и това се регистрира от компютъра. Те трябва да бъдат достатъчно бързи, за да могат да преброят всеки фотон поотделно. "

Лабораторията на Фачио предприема малко по-различен подход, използвайки някои от същата технология. Там, където най-новото на Velten е успяло да покаже 3D изображение с разделителна способност от около 10 сантиметра (и намаляване на размера и цената в сравнение с предишни поколения), Faccio се фокусира върху проследяването на движението. Той също използва SPAD сензор, но държи лазера неподвижен и записва по-малко данни, така че може да го направи по-бързо. Той получава движение, но не може да разкаже много за формата.

„Идеалното нещо би било да се съчетаят заедно, това би било фантастично. Не съм сигурен как да го направя в момента “, казва Фачио. И двамата също трябва да работят върху използването на лазери с по-ниска мощност, безопасни за очите. „Истинската цел е, можете ли да видите истински хора на 50 метра. Тогава нещата започват да стават полезни. "

Други потенциални приложения включват отдалечено проучване, особено на опасни райони - например, за да се видят обитатели в сградата по време на пожар в къщата. Има и военен интерес, казва Фачио; да можеш да оцениш интериора на сградата преди да влезеш има очевидни предимства. Лабораторията на Велтен работи по прилагането на технологията, за да види през мъглата (която също разпръсква фотоните) или през кожата (която също се разпръсква) като неинвазивен медицински диагностичен инструмент. Той дори говори с НАСА за изобразяване на пещери на Луната.

В комбинация с лабораторията за реактивни двигатели на НАСА, лабораторията на Велтен разработва предложение за поставяне на спътник, съдържащ мощен вариант на устройството, в орбита около Луната. Докато минава през определени кратери, ще може да разбере дали те се простират странично, във вътрешността на Луната; такива пещери биха могли да осигурят добро убежище, един ден, за лунните бази, казва Велтен.

Тази камера може да се види около ъглите