Máy ảnh mới được phát triển sử dụng ánh sáng để nhìn xung quanh các góc

David Lindell, một sinh viên tốt nghiệp ngành kỹ thuật điện tại Đại học Stanford, cùng với nhóm của mình, đã phát triển một chiếc camera có thể quan sát các vật thể chuyển động xung quanh các góc. Khi họ thử nghiệm công nghệ mới, Lindell mặc một bộ đồ thể thao có khả năng hiển thị cao khi di chuyển quanh một căn phòng trống. Họ có một camera nhắm vào bức tường trống cách xa Lindell, và nhóm có thể theo dõi mọi chuyển động của anh ta bằng cách sử dụng tia laze công suất cao. Tia laser tái tạo lại hình ảnh thông qua việc sử dụng các hạt ánh sáng đơn lẻ được phản xạ lên các bức tường xung quanh Lindell. Máy ảnh mới được phát triển đã sử dụng các cảm biến tiên tiến và thuật toán xử lý. 

Gordon Wetzstein, trợ lý giáo sư kỹ thuật điện tại Stanford, đã nói về công nghệ mới được phát triển. 

Ông nói: “Mọi người nói về việc chế tạo một chiếc máy ảnh có thể nhìn rõ như con người cho các ứng dụng như mèo và rô-bốt tự động, nhưng chúng tôi muốn xây dựng những hệ thống vượt xa điều đó. “Chúng tôi muốn nhìn thấy mọi thứ ở dạng 3D, xung quanh các góc và ngoài quang phổ ánh sáng nhìn thấy được.” 

Hệ thống camera đã được thử nghiệm sẽ được trình bày tại hội nghị SIGGRAPH 2019 vào ngày 1 tháng XNUMX. 

Trước đây, nhóm đã phát triển các máy ảnh xoay quanh góc tương tự, nhưng máy ảnh này có thể thu được nhiều ánh sáng hơn từ nhiều bề mặt hơn. Nó cũng có thể nhìn rộng hơn và xa hơn cũng như theo dõi chuyển động ngoài tầm nhìn. Họ đang hy vọng rằng những “hệ thống thị giác siêu phàm” này sẽ có thể được sử dụng trong ô tô và rô-bốt tự động để chúng hoạt động an toàn hơn so với khi được điều khiển bởi con người. 

Một trong những mục tiêu chính của nhóm là giữ cho hệ thống thực tế. Chúng sử dụng phần cứng, tốc độ quét và xử lý hình ảnh cũng như các kiểu hình ảnh đã được sử dụng trong các hệ thống thị giác ô tô tự trị. Một điểm khác biệt là hệ thống mới có thể thu được ánh sáng dội lại từ nhiều bề mặt khác nhau với kết cấu khác nhau. Trước đây, các hệ thống được sử dụng để nhìn thấy những thứ bên ngoài tầm nhìn của máy ảnh chỉ có thể làm như vậy với những vật thể phản chiếu ánh sáng mạnh và đều. 

Một trong những bước phát triển giúp họ tạo ra công nghệ này là tia laser mạnh hơn 10,000 lần so với tia laser mà họ đã sử dụng năm ngoái. Nó quét một bức tường ở phía đối diện của điểm quan tâm. Ánh sáng dội vào tường, chiếu vào các vật thể trong cảnh và quay trở lại tường và cảm biến máy ảnh. Sau đó, cảm biến có thể thu nhận các đốm nhỏ của ánh sáng laze và gửi chúng đến một thuật toán cũng do nhóm phát triển. Thuật toán giải mã các đốm để tái tạo lại hình ảnh. 

Lindell nói: “Khi bạn đang xem tia laser quét nó ra, bạn sẽ không thấy gì cả. “Với phần cứng này, về cơ bản chúng ta có thể làm chậm thời gian và để lộ những vệt sáng này. Nó gần giống như ma thuật vậy.” 

Hệ thống mới có thể quét ở tốc độ bốn khung hình mỗi giây và dựng lại cảnh lên đến 60 khung hình mỗi giây bằng bộ xử lý đồ họa máy tính giúp nâng cao khả năng. 

Các nhóm đã lấy cảm hứng từ các lĩnh vực khác như hệ thống hình ảnh địa chấn. Những sóng âm đó dội lại từ các lớp dưới lòng đất của Trái đất và họ có thể nhìn thấy những gì bên dưới bề mặt. Thuật toán được cấu hình lại để giải mã ánh sáng dội ra từ các vật thể ẩn. 

Matthew O'Toole, trợ lý giáo sư tại Đại học Carnegie Mellon và là nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trước đây trong phòng thí nghiệm của Wetzstein, đã nói về công nghệ mới. 

Ông nói: “Có nhiều ý tưởng đang được sử dụng trong các không gian khác - địa chấn học, hình ảnh bằng vệ tinh, radar khẩu độ tổng hợp - có thể áp dụng để quan sát các góc xung quanh. Chúng tôi đang cố gắng khai thác một chút từ những lĩnh vực này và hy vọng chúng tôi sẽ có thể trả lại điều gì đó cho họ vào một lúc nào đó.” 

Bước tiếp theo của nhóm là thử nghiệm hệ thống trên những chiếc xe nghiên cứu tự hành. Họ cũng muốn xem liệu nó có được áp dụng trong các lĩnh vực khác như hình ảnh y tế và giúp giải quyết các vấn đề về điều kiện thị giác mà người lái xe gặp phải như sương mù, mưa, bão cát và tuyết hay không.