Nieuw ontwikkelde camera's gebruiken licht om om hoeken te kijken

David Lindell, een afgestudeerde student elektrotechniek aan Stanford University, ontwikkelde samen met zijn team een ​​camera die bewegende objecten om de hoek kan bekijken. Toen ze de nieuwe technologie testten, droeg Lindell een goed zichtbaar trainingspak terwijl hij zich door een lege kamer bewoog. Ze hadden een camera die op een blinde muur was gericht, weg van Lindell, en het team kon al zijn bewegingen bekijken met behulp van een krachtige laser. De laser reconstrueerde de beelden door het gebruik van enkele lichtdeeltjes die op de muren rond Lindell werden gereflecteerd. De nieuw ontwikkelde camera maakte gebruik van geavanceerde sensoren en een verwerkingsalgoritme. 

Gordon Wetzstein, assistent-professor elektrotechniek aan Stanford, sprak over de nieuw ontwikkelde technologie. 

"Mensen praten over het bouwen van een camera die net zo goed kan zien als mensen voor toepassingen zoals autonome katten en robots, maar we willen systemen bouwen die veel verder gaan", zei hij. "We willen dingen in 3D zien, om de hoek en buiten het zichtbare lichtspectrum." 

Het geteste camerasysteem wordt op 2019 augustus gepresenteerd op de SIGGRAPH 1-conferentie. 

Het team heeft in het verleden al vergelijkbare camera's voor om de hoek ontwikkeld, maar deze kan meer licht van meer oppervlakken vastleggen. Het kan ook breder en verder kijken en bewegingen buiten het zicht volgen. Ze hopen dat deze "bovenmenselijke visiesystemen" kunnen worden gebruikt in autonome auto's en robots, zodat ze veiliger zullen werken dan wanneer ze door een mens worden bestuurd. 

Een van de belangrijkste doelen van het team is om het systeem praktisch te houden. Ze gebruiken hardware, scan- en beeldverwerkingssnelheden en beeldvormingsstijlen die al worden gebruikt in autonome autovisiesystemen. Een verschil is dat het nieuwe systeem licht kan opvangen dat weerkaatst wordt door verschillende oppervlakken met verschillende texturen. Vroeger konden de systemen die werden gebruikt om dingen buiten het gezichtsveld van een camera te zien, dit alleen doen met objecten die gelijkmatig en sterk licht weerkaatsten. 

Een van de ontwikkelingen die hen hielp deze technologie te ontwikkelen, was een laser die 10,000 keer krachtiger is dan de laser die ze vorig jaar gebruikten. Het scant een muur aan de andere kant van het interessante punt. Het licht weerkaatst tegen de muur, raakt de objecten in de scène en keert terug naar de muur en camerasensoren. De sensor kan dan kleine spikkels van het laserlicht oppikken en naar een algoritme sturen dat ook door het team is ontwikkeld. Het algoritme ontcijfert de stippen om de afbeeldingen te reconstrueren. 

"Als je kijkt hoe de laser het scant, zie je niets", zei Lindell. “Met deze hardware kunnen we in feite de tijd vertragen en deze lichtsporen onthullen. Het lijkt bijna magie.” 

Het nieuwe systeem kan met vier frames per seconde scannen en scènes tot 60 frames per seconde reconstrueren met een grafische computerverwerkingseenheid die de mogelijkheden verbetert. 

De teams lieten zich inspireren door andere gebieden, zoals seismische beeldvormingssystemen. Die weerkaatsen geluidsgolven van ondergrondse lagen van de aarde en ze kunnen zien wat zich onder de oppervlakte bevindt. Het algoritme is opnieuw geconfigureerd om licht te ontcijferen dat op verborgen objecten stuitert. 

Matthew O'Toole, assistent-professor aan de Carnegie Mellon University en voormalig postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Wetzstein, sprak over de nieuwe technologie. 

"Er worden veel ideeën gebruikt in andere ruimtes - seismologie, beeldvorming met satellieten, synthetische apertuurradar - die van toepassing zijn op het kijken om hoeken", zei hij. We proberen een klein beetje van deze velden te nemen en hopelijk kunnen we ze op een gegeven moment iets teruggeven.” 

De volgende stap van het team is het testen van het systeem op autonome onderzoeksauto's. Ze willen ook zien of het toepasbaar zal zijn op andere gebieden, zoals medische beeldvorming en om problemen met visuele omstandigheden die bestuurders tegenkomen, zoals mist, regen, zandstormen en sneeuw, te helpen bestrijden.