Kamera Baru yang Dikembangkan Menggunakan Cahaya untuk Melihat di Balik Sudut

David Lindell, seorang mahasiswa pascasarjana di bidang teknik elektro di Stanford University, bersama dengan timnya, mengembangkan kamera yang dapat melihat objek bergerak di balik sudut. Ketika mereka menguji teknologi baru ini, Lindell mengenakan pakaian olahraga dengan visibilitas tinggi saat bergerak di sekitar ruangan kosong. Mereka memiliki kamera yang diarahkan ke dinding kosong jauh dari Lindell, dan tim dapat melihat semua gerakannya dengan menggunakan laser berdaya tinggi. Laser tersebut merekonstruksi gambar melalui penggunaan partikel cahaya tunggal yang dipantulkan ke dinding di sekitar Lindell. Kamera baru yang dikembangkan menggunakan sensor canggih dan algoritma pemrosesan.

Gordon Wetzstein, asisten profesor teknik elektro di Stanford, berbicara tentang teknologi baru yang dikembangkan.

“Orang-orang berbicara tentang membangun kamera yang dapat melihat sebaik manusia untuk aplikasi seperti kucing otonom dan robot, tetapi kita ingin membangun sistem yang jauh melampaui itu,” katanya. “Kita ingin melihat hal-hal dalam 3D, di balik sudut dan melampaui spektrum cahaya yang terlihat.”

Sistem kamera yang diuji akan dipresentasikan pada konferensi SIGGRAPH 2019 pada tanggal 1 Agustus.

Tim telah mengembangkan kamera sejenis di masa lalu, tetapi kamera ini dapat menangkap cahaya dari lebih banyak permukaan. Kamera ini juga dapat melihat lebih luas dan jauh serta memantau gerakan yang tidak terlihat. Mereka berharap bahwa sistem “penglihatan super” ini dapat digunakan dalam mobil otonom dan robot sehingga mereka dapat beroperasi lebih aman daripada ketika dikendalikan oleh manusia.

Salah satu tujuan utama tim adalah menjaga sistem tetap praktis. Mereka menggunakan perangkat keras, kecepatan pemindaian dan pemrosesan gambar, serta gaya pengambilan gambar yang sudah digunakan dalam sistem visi mobil otonom. Perbedaan utama adalah bahwa sistem baru ini dapat menangkap cahaya yang dipantulkan dari berbagai permukaan dengan tekstur yang berbeda. Sebelumnya, sistem yang digunakan untuk melihat hal-hal di luar garis pandang kamera hanya dapat melakukannya dengan objek yang memantulkan cahaya yang kuat dan seragam.

Salah satu pengembangan yang membantu mereka menciptakan teknologi ini adalah laser yang 10.000 kali lebih kuat daripada yang mereka gunakan tahun lalu. Laser ini memindai dinding di sisi lain dari titik minat. Cahaya dipantulkan dari dinding, mengenai objek dalam adegan, dan kembali ke dinding dan sensor kamera. Sensor kemudian dapat mendeteksi bintik-bintik cahaya laser kecil dan mengirimkannya ke algoritma yang juga dikembangkan oleh tim. Algoritma tersebut memecahkan bintik-bintik cahaya untuk merekonstruksi gambar.

“Ketika Anda menonton laser memindai, Anda tidak melihat apa-apa,” kata Lindell. “Dengan perangkat keras ini, kita dapat memperlambat waktu dan mengungkap jejak cahaya. Ini hampir seperti sihir.”

Sistem baru ini dapat memindai empat frame per detik dan merekonstruksi adegan hingga 60 frame per detik dengan unit pemrosesan grafis komputer yang meningkatkan kemampuan.

Tim mendapatkan inspirasi dari bidang lain seperti sistem pengambilan gambar seismik. Sistem tersebut memantulkan gelombang suara ke lapisan bawah tanah Bumi dan dapat melihat apa yang ada di bawah permukaan. Algoritma tersebut dikonfigurasi ulang untuk memecahkan cahaya yang dipantulkan dari objek tersembunyi.

Matthew O’Toole, asisten profesor di Carnegie Mellon University dan mantan rekan postdoktor di laboratorium Wetzstein, berbicara tentang teknologi baru ini.

“Ada banyak ide yang digunakan di ruang lain — seismologi, pengambilan gambar dengan satelit, radar sintetis — yang dapat diterapkan untuk melihat di balik sudut,” katanya. “Kita mencoba mengambil sedikit dari bidang-bidang ini dan kita berharap dapat memberikan sesuatu kembali kepada mereka suatu saat nanti.”

Langkah berikutnya tim adalah menguji sistem pada mobil penelitian otonom. Mereka juga ingin melihat apakah sistem ini dapat diterapkan dalam bidang lain seperti pengambilan gambar medis dan membantu mengatasi masalah kondisi visual yang dihadapi pengemudi seperti kabut, hujan, badai pasir, dan salju.