กล้องถ่ายรูปที่พัฒนาขึ้นใหม่ใช้แสงเพื่อดูรอบมุม

เดวิด ลินเดลล์ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในสาขาวิศวกรรมไฟฟ้าจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด ร่วมกับทีมของเขา พัฒนากล้องที่สามารถดูวัตถุที่เคลื่อนไหวรอบมุมได้ เมื่อพวกเขาทดสอบเทคโนโลยีใหม่นี้ ลินเดลล์สวมชุดกีฬาสีจัดและเคลื่อนไหวรอบห้องว่าง ทีมงานมีกล้องที่มุ่งไปที่ผนังเปล่าๆ ห่างจากลินเดลล์ และสามารถดูการเคลื่อนไหวของเขาได้ด้วยการใช้เลเซอร์พลังสูง เลเซอร์สร้างภาพผ่านการสะท้อนของอนุภาคแสงเดี่ยวๆ บนผนังรอบๆ ลินเดลล์ กล้องที่พัฒนาขึ้นใหม่ใช้เซ็นเซอร์ขั้นสูงและอัลกอริทึมการประมวลผล

กอร์ดอน เวตซ์สไตน์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมไฟฟ้าจากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด พูดถึงเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นใหม่

“คนพูดถึงการสร้างกล้องที่สามารถมองเห็นได้ดีเท่ากับมนุษย์สำหรับการใช้งานเช่นรถยนต์ไร้คนขับและหุ่นยนต์ แต่เราต้องการสร้างระบบที่เหนือกว่านั้น” เขากล่าว “เราต้องการเห็นภาพ 3 มิติ รอบมุม และเกินกว่าสเปกตรัมแสง可見”

ระบบกล้องที่ทดสอบจะถูกนำเสนอที่การประชุม SIGGRAPH 2019 ในวันที่ 1 สิงหาคม

ทีมงานได้พัฒนากล้องที่คล้ายกันในอดีต แต่กล้องใหม่นี้สามารถจับแสงจากพื้นผิวได้มากขึ้น และสามารถมองเห็นภาพได้กว้างและไกล hơn รวมถึงสามารถติดตามการเคลื่อนไหวที่ไม่เห็นได้ พวกเขาหวังว่า “ระบบมองเห็นเหนือมนุษย์” เหล่านี้จะสามารถใช้ได้ในรถยนต์ไร้คนขับและหุ่นยนต์ เพื่อให้พวกมันทำงานได้อย่างปลอดภัยมากกว่าการควบคุมโดยมนุษย์

หนึ่งในเป้าหมายหลักของทีมคือการรักษาระบบให้ใช้งานได้จริง พวกเขใช้ฮาร์ดแวร์ ความเร็วในการสแกนและประมวลผลภาพ และรูปแบบการถ่ายภาพที่ใช้แล้วในระบบมองเห็นของรถยนต์ไร้คนขับ ความแตกต่างคือระบบใหม่นี้สามารถจับแสงสะท้อนจากพื้นผิวที่หลากหลายได้ ในอดีต ระบบที่ใช้ในการมองเห็นรอบมุมสามารถทำงานได้เฉพาะกับวัตถุที่สะท้อนแสงได้แรงและสม่ำเสมอ

หนึ่งในสิ่งที่ช่วยให้พวกเขาได้พัฒนเทคโนโลยีนี้คือเลเซอร์ที่มีพลัง 10,000 เท่ามากกว่าที่พวกเขาใช้เมื่อปีที่แล้ว เลเซอร์จะสแกนผนังฝั่งตรงข้ามของจุดสนใจ แสงจะสะท้อนจากผนังไปที่วัตถุในฉากและกลับมาที่ผนังและเซ็นเซอร์กล้อง เซ็นเซอร์สามารถจับอนุภาคแสงเลเซอร์ที่เล็กๆ และส่งไปยังอัลกอริทึมที่ทีมงานพัฒนาขึ้น อัลกอริทึมจะถอดรหัสอนุภาคแสงเพื่อสร้างภาพขึ้นมาใหม่

“เมื่อคุณดูเลเซอร์สแกนออก คุณไม่เห็นอะไร” ลินเดลล์กล่าว “ด้วยฮาร์ดแวร์นี้ เราสามารถชะลอเวลาและเปิดเผยเส้นทางของแสงได้ มันเหมือนกับเวทมนตร์”

ระบบใหม่นี้สามารถสแกนได้ 4 เฟรมต่อวินาทีและสร้างฉากได้ 60 เฟรมต่อวินาทีด้วยหน่วยประมวลผลกราฟิกที่เพิ่มความสามารถ

ทีมงานได้รับแรงบันดาลใจจากสาขาอื่นๆ เช่น ระบบถ่ายภาพทางธรณีวิทยา ซึ่งใช้คลื่นเสียงสะท้อนจากชั้นใต้ดินเพื่อดูสิ่งที่อยู่ใต้ผิวพื้น อัลกอริทึมถูกตั้งค่าใหม่เพื่อถอดรหัสแสงสะท้อนจากวัตถุซ่อนเร้น

แมทธิว โอ’ทูล ผู้ช่วยศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอน และอดีตนักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของเวตซ์สไตน์ พูดถึงเทคโนโลยีใหม่นี้

“มีหลายความคิดที่ใช้ในพื้นที่อื่นๆ เช่น การถ่ายภาพด้วยดาวเทียม และเรดาร์แบบสังเคราะห์ ที่สามารถใช้ในการมองเห็นรอบมุม” เขากล่าว “เราพยายามนำบางสิ่งจากสาขาเหล่านี้มาใช้ และหวังว่าจะสามารถมอบสิ่ง gìกลับไปให้พวกเขาในบางจุด”

ทีมงานต่อไปจะทดสอบระบบบนรถยนต์ไร้คนขับและต้องการดูว่ามันสามารถใช้ได้ในพื้นที่อื่นๆ เช่น การถ่ายภาพทางการแพทย์และช่วยต่อสู้กับปัญหาสภาพการมองเห็นที่คนขับพบ เช่น หมอก ฝน พายุทราย และหิมะ