https://frosthead.com

מצלמה זו יכולה לראות מסביב לפינות

מכוניות בנהיגה עצמית, ואפילו מכוניות המשתמשות בסיוע לנתיב או בתוספים אחרים, מסתמכות מאוד על ראיית מחשב ועל LIDAR כדי לקרוא ולהבין את הסובבים אותם. הם כבר טובים יותר מבני אדם, אבל יש עוד צעד, בקרוב, שיכול להפוך אותם להרבה יותר בטוחים: מה אם המכוניות האלה היו יכולות לראות מעבר לפינות?

"אמירה שהמכונית שלך לא רק יכולה לראות את מה שמולה, אלא גם לראות את מה שמאחורי פינה, ולכן היא בטוחה באופן מהותי יותר מכל מכונית מונעת על ידי אדם, יכולה להיות חשובה ביותר", אומר דניאלה פשיו, פרופסור ל פיזיקה באוניברסיטת Heriot-Watt באדינבורו, סקוטלנד.

מחקרים נפרדים אך משלימים המגיעים מאוניברסיטת ויסקונסין, MIT וה Heriot-Watt מתמודדים עם בעיה זו ועושים צעדים גדולים. זה בעיקר מתמקד במצלמות סופר-רגישות-על, שקוראות את הריבאונד של אור לייזר מפוזר, ומשחזרים זאת לתמונה מעין דרך העבודה של LIDAR, רדאר וסונאר.

טכנולוגיה זו שימושית ביישומים הרבה מעבר לרכבים אוטונומיים. זה אפילו לא היה המוטיבציה העיקרית כאשר אנדראס ולטן החל ללמוד לייזרים פמטו-שניות (רבע מיליארד שנייה) באוניברסיטת ניו מקסיקו, ואז היישום שלהם להדמיה ב- MIT. כעת פרופסור ועוזר מדען מאוניברסיטת ויסקונסין, ולטן והמעבדה שלו פיתחו ופטנטו על מצלמה שיכולה לשחזר תמונה תלת ממדית של אובייקט שנמצא מעבר לפינה.

המחקר מתמקד ברובו במצלמות סופר-רגישות-על, שקוראות את הריבאונד של אור לייזר מפוזר, ומשחזרות אותו לתמונה. מצלמות אלה יכולות לשמש לחקירה מרחוק, בעיקר באזורים מסוכנים - למשל, כדי לראות דיירים בתוך בניין במהלך שריפה של בית. (באדיבות מכון מורגרידג 'למחקר) היכולת להעריך את פנים הבניין לפני הכניסה יש יתרונות ברורים. (באדיבות מכון מורגרידג 'למחקר) המעבדה של ולטן עובדת על יישום הטכנולוגיה למראה העור (שגם מתפזר), ככלי אבחון רפואי לא פולשני. (באדיבות מכון מורגרידג 'למחקר) למצלמה שיכולה לראות מעבר לפינות יש גם יישומים תעשייתיים. (באדיבות מכון מורגרידג 'למחקר)

כדי להבין את האובייקט, לראות אותו בכלל, מצריך מצלמה שיכולה לעקוב אחר מעבר האור. לייזר, הממוקם על המצלמה או בסמוך לה, יורה בפרצי אור קצרים. בכל פעם שהחבילות האלה פוגעות במשהו - נניח קיר בצד השני של הפינה - הפוטונים המרכיבים את האור מתפזרים לכל כיוון. אם מספיק מהם מקפצים לכיוונים שונים מספיק, חלקם יחזרו למצלמה, לאחר שקפצו לפחות שלוש פעמים.

"זה מאוד דומה לנתונים ש- LIDAR היה אוסף, מלבד ש- LIDAR היה מעלה את הקפיצה הראשונה שמגיעה מהמשטח הישיר ועושה תמונה תלת ממדית של זה. אכפת לנו מהקפיצה מההזמנה הגבוהה שתגיע אחרי זה, "אומר וולטן. "כל ניתור, הפוטונים התפצלו. כל פוטון נושא מעט מידע ייחודי על הסצנה. "

מכיוון שהאור מקפיץ משטחים שונים בזמנים שונים, על המצלמה להיות מצוידת בכדי להבין את ההבדל. זה עושה זאת על ידי הקלטת השעה המדויקת שבה הפוטון פוגע בקולטן וחישוב הנתיבים שהפוטון יכול היה לעבור. עשה זאת עבור הרבה פוטונים, ומספר זוויות שונות של הלייזר, ותקבל תמונה.

הטכניקה מחייבת גם חיישן הנקרא דיודה של מפולת מפולנציה אחת, הבנויה על שבב סיליקון. ה- SPAD, כפי שהוא מכונה, יכול לרשום כמויות זעירות של אור (פוטונים בודדים) על טריליון פריימים לשנייה - זה מהיר דיו בכדי לראות אור זז.

"הם עובדים כמו דלפקי גייגר עבור פוטונים", אומר ולטן. "בכל פעם שפוטון פוגע בפיקסלים בגלאי, הוא ישלח דחף וזה נרשם על ידי המחשב. הם חייבים להיות מספיק מהירים כדי שיוכלו לספור כל פוטון בנפרד. "

המעבדה של פוצ'יו נוקטת בגישה מעט שונה, ומשתמשת בכמה מאותה טכנולוגיה. היכן שהאחרון של ולטן הצליח להציג תמונת תלת מימד ברזולוציה של כעשרה סנטימטרים (וירידה בגודל ובעלות לאורך דורות קודמים), פוקיו התמקד במעקב אחר תנועה. גם הוא משתמש בחיישן SPAD, אך שומר על לייזר נייח ורושם פחות נתונים, כך שהוא יכול לעשות זאת מהר יותר. הוא מקבל תנועה, אבל לא יכול לספר הרבה על הצורה.

"הדבר האידיאלי יהיה ששניהם ישולבו יחד, זה יהיה פנטסטי. אני לא בטוח איך לעשות את זה ברגע זה, "אומר פצ'יו. שניהם צריכים גם לעבוד על שימוש בלייזרים בעלי עוצמה נמוכה יותר ובטיחות עיניים. "המטרה האמיתית היא, האם אתה יכול לראות אנשים אמיתיים במרחק 50 מטרים. ואז הדבר מתחיל להיות שימושי. "

שימושים פוטנציאליים אחרים כוללים חקר מרחוק, במיוחד באזורים מסוכנים - למשל, לראות דיירים בתוך בניין במהלך שריפת בית. יש גם עניין צבאי, אומר פוקיו; היכולת להעריך את פנים הבניין לפני הכניסה יש יתרונות ברורים. המעבדה של ולטן עובדת על יישום הטכנולוגיה כדי לראות דרך ערפל (שמפזר גם פוטונים), או דרך עור (שגם מפזרת), ככלי אבחון רפואי לא פולשני. הוא אפילו מדבר עם נאס"א על ​​הדמיית מערות בירח.

בשילוב עם מעבדת ההנעה סילונית של נאס"א, מעבדת Velten מפתחת הצעה למקם לוויין, המכיל גרסה חזקה של המכשיר, במסלול סביב הירח. כאשר הוא עובר מכתשים מסוימים, הוא יוכל לדעת אם הם נמתחים לרוחב, אל פנים הירח; מערות כאלה יכולות לספק מחסה טוב, יום אחד, לבסיסי ירח, אומר וולטן.

מצלמה זו יכולה לראות מסביב לפינות