Nyt udviklede kameraer bruger lys til at se rundt om hjørner

David Lindell, en ph.d.-studerende i elektroteknik på Stanford University, sammen med hans team, har udviklet et kamera, der kan se flyttende objekter rundt om hjørner. Da de testede den nye teknologi, havde Lindell en højtydelig træningsdragt på, da han bevægede sig rundt i et tomt rum. De havde et kamera, der var rettet mod en blank væg væk fra Lindell, og teamet kunne se alle hans bevægelser med hjælp af en højtydelig laser. Laseren genskabte billederne gennem brugen af enkeltlyspartikler, der blev reflekteret på væggene rundt om Lindell. Det nyt udviklede kamera brugte avancerede sensorer og en procesalgoritme. 

Gordon Wetzstein, adjunktprofessor i elektroteknik på Stanford, talte om den nyt udviklede teknologi. 

“Folk taler om at bygge et kamera, der kan se lige så godt som mennesker til anvendelser som f.eks. autonome katte og robotter, men vi vil bygge systemer, der går langt ud over det,” sagde han. “Vi vil se ting i 3D, rundt om hjørner og ud over det synlige lys-spektrum.” 

Kamera-systemet, der blev testet, vil blive præsenteret på SIGGRAPH 2019-konferencen den 1. august. 

Teamet har allerede udviklet lignende kameraer, der kan se rundt om hjørner tidligere, men denne kan fange mere lys fra flere overflader. Den kan også se bredere og længere samt overvåge bevægelser, der er uden for synsvidde. De håber, at disse “overmenneskelige visions-systemer” vil kunne bruges i autonome biler og robotter, så de kan fungere mere sikkert end når de styres af et menneske. 

Et af teamets hovedmål er at holde systemet praktisk. De bruger hardware, scanning og billedbehandlingshastigheder samt billedbehandlingsstilarter, der allerede bruges i autonome bil-vision-systemer. En forskel er, at det nye system kan fange lys, der bouncer af en række forskellige overflader med forskellige teksturer. Før kunne systemerne, der blev brugt til at se ting uden for kameraets synsvidde, kun gøre det med objekter, der reflekterede jævnt og stærkt lys. 

En af udviklingerne, der hjalp dem med at skabe denne teknologi, var en laser, der er 10.000 gange mere kraftfuld end den, de brugte sidste år. Den scanner en væg på den modsatte side af interessepunktet. Lyset bouncer af væggen, rammer objekterne i scenen og returnerer tilbage til væggen og kamera-sensorerne. Sensoren kan derefter fange små lyspartikler og sender dem til en algoritme, der også er udviklet af teamet. Algoritmen afkoder lyspartiklerne for at genskabe billederne. 

“Når du ser laseren scannende det ud, ser du ingenting,” sagde Lindell. “Med denne hardware kan vi næsten langsommeliggøre tiden og afsløre disse lysspor. Det ligner næsten magi.” 

Det nye system kan scannere med fire billeder i sekundet og genskabe scener op til 60 billeder i sekundet med en computer grafik-behandlingsenhed, der forbedrer funktionerne. 

Teamet har draget inspiration fra andre fagområder som seismiske billedsystemer. Disse bouncer lydbølger af underjordiske lag af jorden, og de kan se, hvad der er under overfladen. Algoritmen er konfigureret til at afkode lys, der bouncer af skjulte objekter. 

Matthew O’Toole, adjunktprofessor på Carnegie Mellon University og tidligere postdoc-forsker i Wetzsteins laboratorium, talte om den nye teknologi. 

“Der er mange ideer, der bruges i andre områder — seismologi, billedbehandling med satellitter, syntetisk åbning-radar — der er anvendelige til at se rundt om hjørner,” sagde han. “Vi prøver at tage lidt fra disse fagområder, og vi håber at kunne give noget tilbage til dem på et tidspunkt.” 

Teamets næste skridt er at teste systemet på autonome forskningsbiler. De vil også se, om det vil være anvendeligt i andre områder som f.eks. medicinsk billedbehandling og til at hjælpe med at bekæmpe problemer med visuelle betingelser, som f.eks. tåge, regn, sandstorme og sne.