Недавно Разработанные Камеры Используют Свет, Чтобы Видеть За Уголами

Дэвид Линделл, аспирант кафедры электротехники в Стэнфордском университете, вместе со своей командой, разработал камеру, которая может наблюдать за движущимися объектами за углами. Когда они протестировали новую технологию, Линделл надел яркий спортивный костюм, когда он двигался по пустой комнате. У них была камера, направленная на пустую стену в стороне от Линделла, и команда смогла наблюдать все его движения с помощью высокомощного лазера. Лазер реконструировал изображения с помощью отдельных частиц света, отраженных на стены вокруг Линделла. Недавно разработанная камера использовала передовые датчики и алгоритм обработки.

Гордон Ветцштейн, ассистент профессора электротехники в Стэнфордском университете, рассказал о недавно разработанной технологии.

«Люди говорят о создании камеры, которая может видеть так же, как люди, для таких применений, как автономные кошки и роботы, но мы хотим создать системы, которые далеко превосходят это», – сказал он. «Мы хотим видеть вещи в 3D, за углами и за пределами видимого спектра света».

Камера, которая была протестирована, будет представлена на конференции SIGGRAPH 2019 1 августа.

Команда уже разработала подобные камеры, которые могут видеть за углами, в прошлом, но эта камера может захватить больше света с более поверхностей. Она также может видеть шире и дальше, а также отслеживать движение вне поля зрения. Они надеются, что эти «суперчеловеческие системы зрения» смогут быть использованы в автономных автомобилях и роботах, чтобы они могли работать более безопасно, чем когда их контролирует человек.

Одной из основных целей команды является сохранение практичности системы. Они используют аппаратное обеспечение, скорость сканирования и обработки изображений, а также стили изображений, которые уже используются в системах автономного зрения автомобилей. Одним из отличий является то, что новая система может захватить свет, отраженный от различных поверхностей с разными текстурами. Ранее системы, которые использовались для видения объектов вне поля зрения камеры, могли делать это только с объектами, которые отражали равномерный и сильный свет.

Одним из разработок, которые помогли им создать эту технологию, был лазер, который в 10 000 раз более мощный, чем тот, который они использовали в прошлом году. Он сканирует стену на противоположной стороне от точки интереса. Свет отражается от стены, попадает на объекты в сцене и возвращается обратно на стену и камеру. Датчик затем может захватить небольшие частицы лазерного света и отправить их в алгоритм, который также был разработан командой. Алгоритм расшифровывает частицы, чтобы реконструировать изображения.

«Когда вы наблюдаете за лазером, сканирующим это, вы не видите ничего», – сказал Линделл. «С помощью этого оборудования мы можем практически замедлить время и раскрыть эти следы света. Это почти похоже на магию».

Новая система может сканировать с частотой четыре кадра в секунду и реконструировать сцены до 60 кадров в секунду с помощью графического процессора, который усиливает возможности.

Команда черпала вдохновение из других областей, таких как системы сейсмической разведки. Они отражают звуковые волны от подземных слоев Земли и могут видеть, что находится под поверхностью. Алгоритм был пере配置рован, чтобы расшифровывать свет, отраженный от скрытых объектов.

Мэтью О’Тул, ассистент профессора в Университете Карнеги-Меллона и бывший постдокторант в лаборатории Ветцштейна, рассказал о новой технологии.

«Есть много идей, используемых в других областях – сейсмологии, изображениях со спутников, синтетическом апертурном радаре – которые применимы к наблюдению за углами», – сказал он. «Мы пытаемся взять немного из этих областей, и, возможно, мы сможем вернуть что-то обратно им в какой-то момент».

Следующим шагом команды является тестирование системы на автономных исследовательских автомобилях. Они также хотят узнать, применима ли она в других областях, таких как медицинская визуализация, и помочь бороться с проблемами условий видимости, с которыми сталкиваются водители, такими как туман, дождь, песчаные бури и снег.