Nowo opracowane kamery wykorzystują światło, aby widzieć za rogami

David Lindell, absolwent elektrotechniki na Uniwersytecie Stanforda, wraz ze swoim zespołem opracował kamerę, która może obserwować poruszające się obiekty za rogami. Kiedy testowali nową technologię, Lindell nosił dobrze widoczny dres i poruszał się po pustym pokoju. Mieli kamerę skierowaną na pustą ścianę z dala od Lindella, a zespół był w stanie obserwować wszystkie jego ruchy za pomocą lasera o dużej mocy. Laser zrekonstruował obrazy za pomocą pojedynczych cząstek światła, które odbiły się od ścian wokół Lindell. W nowo opracowanej kamerze zastosowano zaawansowane czujniki i algorytm przetwarzania. 

Gordon Wetzstein, adiunkt elektrotechniki na Uniwersytecie Stanforda, mówił o nowo opracowanej technologii. 

„Ludzie mówią o zbudowaniu kamery, która widzi równie dobrze jak ludzie, do zastosowań takich jak autonomiczne koty i roboty, ale my chcemy zbudować systemy, które wykraczają daleko poza to” – powiedział. „Chcemy widzieć rzeczy w 3D, za rogami i poza widmem światła widzialnego”. 

Testowany system kamer zostanie zaprezentowany 2019 sierpnia na konferencji SIGGRAPH 1. 

Zespół opracował już podobne kamery do ustawiania obrazu za rogiem w przeszłości, ale ta jest w stanie uchwycić więcej światła z większej liczby powierzchni. Może także widzieć szerzej i dalej, a także monitorować ruch poza zasięgiem wzroku. Liczą, że te „nadludzkie systemy wizyjne” uda się zastosować w autonomicznych samochodach i robotach, dzięki czemu będą działać bezpieczniej niż sterowane przez człowieka. 

Jednym z głównych celów zespołu jest zapewnienie praktyczności systemu. Wykorzystują prędkości sprzętu, skanowania i przetwarzania obrazu oraz style obrazowania, które są już stosowane w autonomicznych samochodowych systemach wizyjnych. Jedna różnica polega na tym, że nowy system jest w stanie wychwycić światło odbijające się od różnych powierzchni o różnych teksturach. Wcześniej systemy używane do widzenia obiektów znajdujących się poza polem widzenia kamery mogły to robić tylko w przypadku obiektów odbijających równomierne i mocne światło. 

Jednym z osiągnięć, które pomogły im w stworzeniu tej technologii, był laser 10,000 XNUMX razy silniejszy niż ten, którego używali w zeszłym roku. Skanuje ścianę po przeciwnej stronie interesującego miejsca. Światło odbija się od ściany, uderza w obiekty w scenie i wraca z powrotem do ściany i czujników kamery. Czujnik jest następnie w stanie wychwycić małe plamki światła lasera i przesłać je do algorytmu, który również został opracowany przez zespół. Algorytm rozszyfrowuje plamki w celu rekonstrukcji obrazów. 

„Kiedy patrzysz, jak skanuje go laser, nic nie widzisz” – powiedział Lindell. „Dzięki temu sprzętowi możemy zasadniczo spowolnić czas i ujawnić ślady światła. To prawie wygląda jak magia. 

Nowy system jest w stanie skanować z szybkością czterech klatek na sekundę i rekonstruować sceny z szybkością do 60 klatek na sekundę za pomocą komputerowego procesora graficznego, który zwiększa te możliwości. 

Zespoły czerpały inspirację z innych dziedzin, takich jak systemy obrazowania sejsmicznego. Odbijają fale dźwiękowe od podziemnych warstw Ziemi i są w stanie zobaczyć, co znajduje się pod powierzchnią. Algorytm został ponownie skonfigurowany, aby rozszyfrować światło odbijające się od ukrytych obiektów. 

Matthew O'Toole, adiunkt na Uniwersytecie Carnegie Mellon i poprzedni pracownik naukowy ze stopniem doktora w laboratorium Wetzsteina, mówił o nowej technologii. 

„Istnieje wiele pomysłów stosowanych w innych przestrzeniach – sejsmologia, obrazowanie za pomocą satelitów, radar z syntetyczną aperturą – które można zastosować do rozglądania się za zakrętami” – powiedział. Staramy się wyciągnąć trochę z tych pól i mamy nadzieję, że w pewnym momencie będziemy mogli im coś od siebie dać”. 

Kolejnym krokiem zespołu są testy systemu na autonomicznych samochodach badawczych. Chcą także sprawdzić, czy będzie można zastosować je w innych obszarach, takich jak obrazowanie medyczne, oraz w walce z problemami związanymi z warunkami widzenia, na które napotykają kierowcy, takimi jak mgła, deszcz, burze piaskowe i śnieg.