كاميرات تم تطويرها حديثًا تستخدم الضوء لرؤية حول الزوايا

تم تطوير كاميرا بواسطة ديفيد ليندل، طالب دراسات عليا في الهندسة الكهربائية في جامعة ستانفورد، إلى جانب فريقه، يمكنها مشاهدة الأجسام المتحركة حول الزوايا. عندما قاموا باختبار التكنولوجيا الجديدة، كان ليندل يرتدي بدلة رياضية ذات رؤية عالية وهو يتحرك حول غرفة خالية. كان لديهم كاميرا موجهة إلى جدار فارغ بعيدًا عن ليندل، وتمكن الفريق من مشاهدة جميع تحركاته باستخدام ليزر عالي الطاقة. أعاد الليزر بناء الصور من خلال استخدام جسيمات ضوئية فردية تم تعكسها على الجدران حول ليندل. استخدمت الكاميرا الجديدة التي تم تطويرها حساسات متقدمة وخوارزمية معالجة.

تحدث غوردون ويتزشتاين، أستاذ مساعد في الهندسة الكهربائية في جامعة ستانفورد، عن التكنولوجيا الجديدة التي تم تطويرها.

“يتحدث الناس عن بناء كاميرا يمكنها رؤية مثل البشر لتطبيقات مثل القطط والروبوتات المستقلة، ولكننا نريد بناء أنظمة تتجاوز ذلك بشكل جيد. نريد رؤية الأشياء في 3D، حول الزوايا، وخارج الطيف المرئي للضوء”، قال.

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

لقد طور الفريق بالفعل كاميرات مماثلة لرؤية حول الزوايا في الماضي، ولكن هذه الكاميرا قادرة على التقاط المزيد من الضوء من أكثر الأسطح. كما أنها يمكنها رؤية أوسع وأبعد، بالإضافة إلى مراقبة الحركة غير المرئية. يأملون أن تكون هذه “أنظمة الرؤية الخارقة” قادرة على استخدامها في السيارات والروبوتات المستقلة حتى تعمل بأمان أكثر من التحكم البشري.

أحد أهداف الفريق الرئيسية هو الحفاظ على النظام عمليًا. يستخدمون الأجهزة، وسرعات الماسح الضوئي ومعالجة الصور، وأساليب التصوير المستخدمة في أنظمة رؤية السيارات المستقلة. الفرق هو أن النظام الجديد يمكنه التقاط الضوء المنعكس من مجموعة متنوعة من الأسطح المختلفة النسيج. في السابق، كانت الأنظمة التي تستخدم لرؤية الأشياء خارج خط رؤية الكاميرا قادرة فقط على القيام بذلك مع الأجسام التي تعكس الضوء المتساوي والقوي.

أحد التطورات التي ساعدتهم على إنشاء هذه التكنولوجيا هو ليزر أكثر قوة 10,000 مرة من الذي استخدموه في العام الماضي. يقوم بفحص الجدار على الجانب المقابل لنقطة الاهتمام. ينعكس الضوء عن الجدار، ويلتقي بالكائنات في المشهد، ويعود إلى الجدار وأجهزة الاستشعار. ثم يمكن لأجهزة الاستشعار التقاط بقع صغيرة من ضوء الليزر وإرسالها إلى خوارزمية تم تطويرها أيضًا بواسطة الفريق. تقرأ الخوارزمية البقع لتركيب الصور.

“عندما تشاهد الليزر يفحصه، لا ترى أي شيء”، قال ليندل. “مع هذا الجهاز، يمكننا基本ًا إبطاء الوقت وكشف مسارات الضوء. إنه يبدو وكأنه سحر.”

النظام الجديد يمكنه مسح 4 إطارات في الثانية وتركيب المشاهد حتى 60 إطارًا في الثانية مع وحدة معالجة الرسومات التي تعزز القدرات.

استمد الفريق الإلهام من مجالات أخرى مثل أنظمة التصوير الزلزالي. تلك تنعكس الموجات الصوتية عن طبقات الأرض تحت السطح، ويمكنهم رؤية ما تحت السطح. تم إعادة cấuفة الخوارزمية لفك شفرة الضوء المنعكس عن الكائنات المخفية.

تحدث ماثيو أو توول، أستاذ مساعد في جامعة كارنيجي ميلون وزميل ما بعد الدكتوراه السابق في مختبر ويتزشتاين، عن التكنولوجيا الجديدة.

“هناك العديد من الأفكار المستخدمة في مجالات أخرى – الزلازل، التصوير بالاشعة الساتلية، الرادار الماصة الاصطناعية – التي يمكن تطبيقها على رؤية حول الزوايا”، قال. “نحاول أخذ القليل من هذه المجالات، ونأمل أن نتمكن من إعطاء شيء منها في وقت ما.”

خطوة الفريق التالية هي اختبار النظام على السيارات البحثية المستقلة. كما يريدون رؤية ما إذا كان سيكون قابلاً للتطبيق في مجالات أخرى مثل التصوير الطبي ومساعدة مكافحة مشاكل الحالات المرئية التي يواجهها السائقون مثل الضباب، المطر، العواصف الرملية، والثلج.