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새로운 3D 라이다 시스템을 통한 개선된 객체 추적 및 거리 측정

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일본 교토 대학의 Susumu Noda가 이끄는 연구진은 새로운 비기계적 3D 라이다 시스템에 대한 연구를 발표했습니다. 이 시스템은 손바닥 안에 들어갈 정도로 작고, 반사율이 낮은 물체의 거리를 측정하고, 자동으로 그들의 움직임을 추적할 수 있습니다.

이 연구는 Optica에 발표되었습니다.

스キャ닝과 플래시 조명 결합

노다에 따르면, “우리의 라이다 시스템을 사용하면 로봇과 차량이 동적 환경에서 반사율이 낮은 물체를 잃지 않고 안전하게 탐색할 수 있습니다.” 그는 또한 이 기술을 차량에 통합하면 자율 주행이 더 안전해질 것이라고 추가했습니다.

새로운 시스템은 두 가지 모드의 광자 크리스탈 레이저(DM-PCSEL)라는 고유한 광원을 사용하여 가능합니다. DM-PCSEL은 비기계적, 전자적으로 제어되는 빔 스캐닝과 플래시 조명을 결합하여 단일 플래시로 전체 3D 이미지를 획득할 수 있습니다. 이 광원은 칩 기반으로 되어 있으며, 궁극적으로 온칩 올솔리드스테이트 3D 라이다 시스템의 개발을 가능하게 할 수 있습니다.

라이다 시스템은 레이저 빔으로 물체를照明하고, 빔의 비행 시간(ToF)을 측정하여 물체의 거리를 계산합니다. 대부분의 기존 및 개발 중인 라이다 시스템은 움직이는 부품에 의존하여, 체적이 크고, 비싸고, 신뢰할 수 없습니다. 플래시 라이다 시스템은 단일 광선으로 동시에 모든 물체의 거리를 측정할 수 있지만, 반사율이 낮은 물체의 거리를 측정할 수 없고, 플래시 빔을 생성하기 위한 외부 렌즈와 광학 요소로 인해 크기가 커질 수 있습니다.

새로운 광원 개발

이러한 제한을 극복하기 위해 연구진은 플래시 조명과 빔 스캐닝 기능을 모두 갖춘 DM-PCSEL 광원을 개발했습니다. 연구진은 이 광원을 3D 라이다 시스템에 통합하여, 광범위한 플래시 조명과 더 집중된 빔으로 반사율이 낮은 물체를 선택적으로照明할 수 있습니다. 또한 ToF 카메라를 설치하고, 빔 스캐닝 조명을 사용하여 반사율이 낮은 물체의 움직임을 자동으로 추적하는 소프트웨어를 개발했습니다.

“우리의 DM-PCSEL 기반 3D 라이다 시스템을 사용하면 반사율이 높은 물체와 반사율이 낮은 물체를 동시에 측정할 수 있습니다.”라고 노다는 말했습니다. “레이저, ToF 카메라 및 시스템을 작동시키기 위한 모든 구성 요소는 컴팩트한 방식으로 조립되어, 총 시스템 크기는 비즈니스 카드보다 작습니다.”

연구진은 실험실에서 테이블에 đặt된 반사율이 낮은 물체의 거리를 측정하여 시스템을 시연했습니다. 또한 시스템이 이러한 물체의 움직임을 인식하고 추적할 수 있음을 보여주었습니다. 연구진은 현재 시스템의 실제 적용 가능성, 예를 들어 로봇과 차량의 자율 이동,을 탐색하고 있으며, 더 긴 거리 측정을 위한 ToF 카메라를 더 광학적으로 민감한 단일 광자 어발란치 포토다이오드 어레이로 대체하는 가능성을 조사하고 있습니다.

Alex는 Unite.AI의 AI 기반 뉴스 운영을 이끌고 있습니다. 저널리즘, 조사, 자동화를 결합해 인공지능에 관한 소식을 시의적절하게, 확장 가능한 방식으로 보도할 수 있도록 지원합니다. 그의 업무는 매체의 편집 기준을 유지하면서 새로운 AI 동향을 효율적으로 찾아 보도하는 데 기여합니다.