Nový 3D systém Lidar pro vylepšené sledování objektů a měření vzdálenosti

Výzkumníci vedení Susumu Nodou z Kjótské univerzity v Japonsku zveřejnili studii o svém novém nemechanickém 3D lidarovém systému. Systém se vejde do dlaně a je schopen měřit vzdálenost špatně odrážejících předmětů a automaticky sledovat jejich pohyb.

Výzkum byl publikován v roce XNUMX Optica.

Kombinace skenování a bleskového osvětlení

Podle Noda: „S naším systémem lidar budou roboti a vozidla schopni spolehlivě a bezpečně procházet dynamickým prostředím, aniž by ztratili ze zřetele špatně odrážející předměty, jako jsou auta s černou metalízí.“ Dodal, že začleněním technologie do automobilů by bylo autonomní řízení bezpečnější.

Nový systém umožňuje unikátní světelný zdroj nazývaný duálně modulovaný laser s fotonickými krystaly (DM-PCSEL). DM-PCSEL integruje nemechanické, elektronicky řízené skenování paprskem s bleskovým osvětlením používaným ve flash lidaru k získání plného 3D obrazu s jediným zábleskem světla. Tento světelný zdroj je založen na čipu a mohl by případně umožnit vývoj celočipového 3D lidarového systému v pevné fázi.

Systémy Lidar mapují objekty tak, že je osvětlují laserovými paprsky a vypočítávají vzdálenost těchto objektů měřením doby letu (ToF) paprsků. Většina stávajících a nedostatečně vyvinutých lidarových systémů se spoléhá na pohyblivé části, díky čemuž jsou objemné, drahé a nespolehlivé. Na druhé straně systémy flash lidar používají jediný široký a difuzní paprsek světla k současnému osvětlení a vyhodnocení vzdáleností všech objektů v pohledu. Zábleskové lidarové systémy však nedokážou měřit vzdálenosti špatně odrážejících objektů a bývají velké kvůli externím čočkám a optickým prvkům potřebným k vytvoření zábleskového paprsku.

Vývoj nového světelného zdroje

K překonání těchto omezení vyvinuli vědci světelný zdroj DM-PCSEL, který má jak bleskové osvětlení, tak možnosti skenování paprsku. Výzkumníci začlenili tento světelný zdroj do 3D lidarového systému, který umožňuje současné měření mnoha objektů s širokým zábleskovým osvětlením a selektivním osvětlením špatně odrážejících objektů koncentrovanějším paprskem světla. Nainstalovali také kameru ToF a vyvinuli software pro automatické sledování pohybu špatně odrážejících objektů pomocí osvětlení paprskového skenování.

„Náš 3D lidarový systém založený na DM-PCSEL nám umožňuje simultánně dosahovat vysoce reflexní a špatně reflexní objekty,“ řekl Noda. "Lasery, kamera ToF a všechny související komponenty potřebné k provozu systému byly sestaveny kompaktním způsobem, což vedlo k celkovému systému, který je menší než vizitka."

Výzkumníci demonstrovali systém tím, že jej použili k měření vzdáleností špatně odrážejících předmětů umístěných na stole v laboratoři. Ukázali také, že systém dokáže rozpoznat a sledovat pohyb těchto objektů. Výzkumníci nyní zkoumají potenciál systému v praktických aplikacích, jako je autonomní pohyb robotů a vozidel, a zkoumají možnost nahrazení ToF kamery opticky citlivějším jednofotonovým polem lavinových fotodiod pro měření na delší vzdálenosti. .