Mikroskopische konkave Schnittstellen könnten autonomes Fahren unterstützen

Eine neue Studie beschreibt, wie mikroskopische konkave Schnittstellen (MCI) autonomes Fahren bei der Erkennung von Verkehrsschildern unterstützen könnten. MCI sind Strukturen, die Licht reflektieren und optische Phänomene erzeugen.

Qiaoqiang Gan ist ein Ingenieur-Forscher an der University of Buffalo. Laut Gan könnten diese Effekte in Zukunft verwendet werden, um autonomes Fahren bei der Erkennung von Verkehrsschildern zu unterstützen.

“Es ist wichtig, dass man erklären kann, wie eine Technologie funktioniert, bevor man sie anwendet. Unser neues Papier definiert, wie Licht mit mikroskopischen konkativen Schnittstellen interagiert”, sagt Gan.

Die Forschung wurde am 15. August in der Zeitschrift Applied Materials (AMAT ) Today veröffentlicht.

Die gemeinsame Studie wurde von Gan, PhD, Professor für Elektrotechnik an der UB School of Engineering and Applied Sciences, geleitet. Sie umfasste ein Team von der University of Buffalo, der University of Shanghai for Science and Technology, der Fudan-Universität, der Texas Tech University und der Hubei-Universität. Die ersten Autoren des Papiers sind Jacob Rada, PhD-Student für Elektrotechnik an der University of Buffalo, und Haifeng Hu, PhD, Professor für Optik-Elektronik und Computer-Engineering an der University of Shanghai for Science and Technology.

Retroreflektierendes Material

Die Studie konzentrierte sich stark auf ein retroreflektierendes Material, oder eine dünne Schicht, die aus Polymer-Mikrosphären besteht, die auf der klebrigen Seite von transparentem Klebeband angebracht sind. Diese Mikrosphären sind teilweise in das Klebeband eingebettet.

Wenn weißes Licht auf diese Schicht gerichtet wird, wird es reflektiert und erzeugt konzentrische Regenbogenringe. Ein Laser mit einer einzigen Farbe erzeugt ein Muster aus hellen und dunklen Ringen. Infrarot-Laser erzeugen ebenfalls charakteristische Signale, die aus konzentrischen Ringen bestehen, wenn sie reflektiert werden.

Die Experimente

Die Forschung umfasste auch Experimente, bei denen die dünne Schicht in einem Stoppschild verwendet wurde. Laut Rada erschienen die Muster auf einer visuellen Kamera, die sichtbares Licht detektiert, sowie auf einer LIDAR-Kamera, die Infrarotsignale detektiert.

“Autopilot-Systeme stehen derzeit vor vielen Herausforderungen bei der Erkennung von Verkehrsschildern, insbesondere unter realen Bedingungen”, sagt Gan. “Intelligente Verkehrsschilder, die aus unserem Material hergestellt sind, könnten mehr Signale für zukünftige Systeme liefern, die LIDAR und sichtbare Mustererkennung zusammen verwenden, um wichtige Verkehrsschilder zu identifizieren. Dies könnte dazu beitragen, die Verkehrssicherheit für autonome Fahrzeuge zu verbessern.”

“Wir haben eine neue kombinierte Strategie demonstriert, um das LIDAR-Signal und die sichtbare Mustererkennung zu verbessern, die derzeit von beiden sichtbaren und Infrarot-Kameras durchgeführt werden”, sagt Rada. “Unser Werk zeigte, dass die MCI ein ideales Ziel für LIDAR-Kameras sind, aufgrund der ständig starken Signale, die erzeugt werden.”

Die Technologie ist für die Lizenzierung verfügbar und ein US-Patent für das retroreflektierende Material wurde erteilt. Ein entsprechendes Patent wurde auch in China erteilt. Die Patentinhaber sind die Fudan-Universität und die University of Buffalo.

Laut Gan wird die Schicht mit verschiedenen Wellenlängen von Licht sowie mit verschiedenen Materialien für die Mikrosphären getestet. Das Ziel besteht darin, die Leistung für Anwendungen wie Verkehrsschilder, die für autonome Systeme konzipiert sind, zu verbessern.