Nowo Opracowane Kamery Wykorzystują Światło, By Zobaczyć Co Się Dzieje Za Róg

David Lindell, student studiów magisterskich na wydziale elektrotechniki na Uniwersytecie Stanforda, wraz ze swoim zespołem, opracował kamerę, która może obserwować poruszające się obiekty za rogami. Podczas testowania nowej technologii Lindell nosił strój o wysokiej widoczności, poruszając się po pustym pokoju. Mieli kamerę skierowaną na pusty mur w odległości od Lindella, a zespół mógł obserwować wszystkie jego ruchy za pomocą wysokoenergetycznego lasera. Laser odtwarzał obrazy za pomocą pojedynczych cząstek światła, które odbijały się od ścian wokół Lindella. Nowo opracowana kamera wykorzystywała zaawansowane sensory i algorytm przetwarzania.

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

„Ludzie mówią o budowaniu kamery, która może widzieć tak dobrze jak ludzie, dla aplikacji takich jak autonomiczne koty i roboty, ale my chcemy zbudować systemy, które daleko przekraczają to”, powiedział. „Chcemy widzieć rzeczy w 3D, za rogami i poza widzialnym spektrum światła”.

System kamery, który został przetestowany, zostanie przedstawiony na konferencji SIGGRAPH 2019 w dniu 1 sierpnia.

Zespół już wcześniej opracował podobne kamery do obserwacji za rogami, ale ta nowa jest w stanie przechwytywać więcej światła z większej liczby powierzchni. Może również widzieć szersze i dalsze obszary, a także monitorować ruchy poza zasięgiem wzroku. Mają nadzieję, że te „nadludzkie systemy widzenia” będą mogły być wykorzystywane w autonomicznych samochodach i robotach, aby działały one bezpieczniej niż w przypadku sterowania przez człowieka.

Jednym z głównych celów zespołu jest utrzymanie praktyczności systemu. Wykorzystują oni sprzęt, szybkość skanowania i przetwarzania obrazu, a także style obrazowania, które są już wykorzystywane w systemach widzenia autonomicznych samochodów. Różnica polega na tym, że nowy system jest w stanie przechwytywać światło odbite od różnych powierzchni o różnych teksturach. Poprzednio systemy, które były wykorzystywane do obserwacji za rogami, mogły to robić tylko z obiektami, które odbijały równomierne i silne światło.

Jednym z rozwojów, które pomogło im stworzyć tę technologię, był laser, który jest 10 000 razy bardziej potężny niż ten, który wykorzystali w zeszłym roku. Skanuje on ścianę po przeciwnej stronie punktu zainteresowania. Światło odbija się od ściany, uderza w obiekty w scenie i wraca z powrotem do ściany i czujników kamery. Czujnik jest w stanie przechwytywać małe cząstki światła lasera i wysyła je do algorytmu, który również został opracowany przez zespół. Algorytm odczytuje cząstki, aby odtworzyć obrazy.

„Kiedy obserwujesz laser, który skanuje, nie widzisz nic”, powiedział Lindell. „Z tym sprzętem możemy praktycznie zwolnić czas i ujawnić te ślady światła. Wygląda to prawie jak magia”.

Nowy system jest w stanie skanować z prędkością czterech klatek na sekundę i odtwarzać sceny z prędkością do 60 klatek na sekundę z wykorzystaniem jednostki przetwarzania grafiki komputerowej, która zwiększa możliwości.

Zespół czerpał inspirację z innych dziedzin, takich jak systemy sejsmiczne. Te odbijają fale dźwiękowe od warstw ziemi pod powierzchnią, i są w stanie zobaczyć, co jest pod powierzchnią. Algorytm został ponownie skonfigurowany, aby odczytywać światło, które odbija się od ukrytych obiektów.

Matthew O’Toole, asystent profesora na Uniwersytecie Carnegie Mellon i były stypendysta w laboratorium Wetzsteina, mówił o nowej technologii.

„Istnieje wiele pomysłów wykorzystywanych w innych dziedzinach — sejsmologii, obrazowaniu z satelit, radarze syntetycznym — które są stosowane do obserwacji za rogami”, powiedział. „Staramy się wziąć trochę z tych dziedzin i mamy nadzieję, że będziemy w stanie coś im oddać w przyszłości”.

Następnym krokiem zespołu jest przetestowanie systemu na autonomicznych samochodach badawczych. Chcą również sprawdzić, czy będzie on stosowany w innych dziedzinach, takich jak obrazowanie medyczne, oraz pomóc w walce z problemami warunków wzrokowych, z którymi spotykają się kierowcy, takimi jak mgła, deszcz, burze piaskowe i śnieg.