تستخدم الكاميرات المطورة حديثًا الضوء لرؤية ما حول الزوايا

طور ديفيد ليندل ، وهو طالب دراسات عليا في الهندسة الكهربائية بجامعة ستانفورد ، مع فريقه ، كاميرا يمكنها مشاهدة الأجسام المتحركة حول الزوايا. عندما اختبروا التكنولوجيا الجديدة ، ارتدى ليندل بدلة رياضية عالية الوضوح بينما كان يتنقل في غرفة فارغة. كان لديهم كاميرا كانت تستهدف جدارًا فارغًا بعيدًا عن ليندل ، وكان الفريق قادرًا على مشاهدة كل حركاته باستخدام ليزر عالي الطاقة. أعاد الليزر بناء الصور من خلال استخدام جزيئات مفردة من الضوء انعكست على الجدران حول ليندل. استخدمت الكاميرا المطورة حديثًا مستشعرات متقدمة وخوارزمية معالجة. 

تحدث جوردون ويتزشتاين ، الأستاذ المساعد للهندسة الكهربائية في جامعة ستانفورد ، عن التكنولوجيا المطورة حديثًا. 

قال: "يتحدث الناس عن بناء كاميرا يمكنها الرؤية وكذلك البشر لتطبيقات مثل القطط والروبوتات المستقلة ، لكننا نريد بناء أنظمة تتجاوز ذلك بكثير". "نريد أن نرى الأشياء ثلاثية الأبعاد ، حول الزوايا وخارج طيف الضوء المرئي." 

سيتم تقديم نظام الكاميرا الذي تم اختباره في مؤتمر SIGGRAPH 2019 في 1 أغسطس. 

لقد طور الفريق بالفعل كاميرات قريبة من الزاوية في الماضي ، لكن هذه الكاميرا قادرة على التقاط المزيد من الضوء من المزيد من الأسطح. يمكنه أيضًا رؤية أوسع وأبعد بالإضافة إلى مراقبة الحركة بعيدًا عن الأنظار. إنهم يأملون في أن تكون "أنظمة الرؤية الخارقة" هذه قادرة على استخدامها في السيارات والروبوتات المستقلة بحيث تعمل بأمان أكثر مما لو كان الإنسان يتحكم فيها. 

أحد الأهداف الرئيسية للفريق هو الحفاظ على النظام عمليًا. يستخدمون الأجهزة وسرعات المسح الضوئي ومعالجة الصور وأنماط التصوير المستخدمة بالفعل في أنظمة رؤية السيارات المستقلة. يتمثل أحد الاختلافات في أن النظام الجديد قادر على التقاط الضوء المرتد من مجموعة متنوعة من الأسطح المختلفة ذات التركيبات المختلفة. من قبل ، كانت الأنظمة التي تم استخدامها لرؤية الأشياء خارج نطاق رؤية الكاميرا قادرة على القيام بذلك فقط باستخدام الأشياء التي تعكس الضوء القوي والقوي. 

كان أحد التطورات التي ساعدتهم في إنشاء هذه التكنولوجيا هو الليزر الذي كان أقوى بـ 10,000 مرة من الذي استخدموه العام الماضي. يقوم بمسح جدار على الجانب الآخر من نقطة الاهتمام. يرتد الضوء عن الحائط ، ويصطدم بالأشياء الموجودة في المشهد ، ويعود مرة أخرى إلى الحائط وأجهزة استشعار الكاميرا. يستطيع المستشعر بعد ذلك التقاط بقع صغيرة من ضوء الليزر وإرسالها إلى خوارزمية طورها الفريق أيضًا. تقوم الخوارزمية بفك شفرات البقع لإعادة بناء الصور. 

قال ليندل: "عندما تشاهد الليزر وهو يمسحها ، لا ترى أي شيء". "باستخدام هذا الجهاز ، يمكننا بشكل أساسي إبطاء الوقت وكشف مسارات الضوء هذه. يكاد يكون مثل السحر ". 

النظام الجديد قادر على المسح بأربعة إطارات في الثانية وإعادة بناء المشاهد حتى 60 إطارًا في الثانية باستخدام وحدة معالجة رسومات الحاسوب التي تعزز القدرات. 

استمدت الفرق الإلهام من مجالات أخرى مثل أنظمة التصوير الزلزالي. ترتد هذه الموجات الصوتية عن طبقات الأرض تحت الأرض ، وتكون قادرة على رؤية ما تحت السطح. يتم إعادة تكوين الخوارزمية لفك الضوء الذي يرتد عن الأشياء المخفية. 

تحدث ماثيو أوتول ، الأستاذ المساعد في جامعة كارنيجي ميلون وزميل ما بعد الدكتوراه السابق في مختبر ويتزستين ، عن التكنولوجيا الجديدة. 

وقال: "هناك العديد من الأفكار المستخدمة في أماكن أخرى - علم الزلازل ، والتصوير بالأقمار الصناعية ، ورادار الفتحة الاصطناعية - التي يمكن تطبيقها على النظر حول الزوايا". نحن نحاول أخذ القليل من هذه الحقول ونأمل أن نتمكن من رد الجميل لهم في مرحلة ما ". 

تتمثل الخطوة التالية للفريق في اختبار النظام على سيارات البحث المستقلة. يريدون أيضًا معرفة ما إذا كان سيتم تطبيقه في مجالات أخرى مثل التصوير الطبي وللمساعدة في مكافحة مشاكل الظروف البصرية التي يواجهها السائقون مثل الضباب والمطر والعواصف الرملية والثلج.