Mașinile cu autovehicul și chiar mașinile care folosesc asistența pe benzi sau alte suplimente se bazează foarte mult pe viziunea computerului și pe LIDAR pentru a citi și a înțelege ceea ce este în jurul lor. Sunt deja mai buni decât oamenii, dar există un alt pas, în curând, care le-ar putea face mult mai în siguranță: Ce se întâmplă dacă aceste mașini ar putea vedea în jurul colțurilor?
„A spune că mașina dvs. nu poate doar să vadă ce se află în fața ei, dar poate vedea și ce se află în spatele unui colț, și, prin urmare, este intrinsec mult mai sigură decât orice mașină condusă de om, ar putea fi extrem de importantă”, spune Daniele Faccio, un profesor de fizică la Universitatea Heriot-Watt din Edinburgh, Scoția.
Cercetări separate, dar complementare, care provin din Universitatea din Wisconsin, MIT și Heriot-Watt abordează această problemă și fac pași mari. Este concentrat în mare parte pe camerele super rapide, suprasensibile, care citesc recuperările luminii laser dispersate și reconstruiesc asta într-un fel de imagine a modului în care funcționează LIDAR, radarul și sonarul.
Această tehnologie este utilă în aplicații mult peste vehiculele autonome. Aceasta nu a fost chiar motivația principală când Andreas Velten a început să studieze laserul femtosecund (un sfert de miliard de secunde) la Universitatea din New Mexico, și apoi aplicarea lor în imagistică la MIT. Acum, profesor și om de știință asistent la Universitatea din Wisconsin, Velten și laboratorul său au dezvoltat și brevetat o cameră care poate reconstrui o imagine 3D a unui obiect care se află în jurul unui colț.
Cercetarea este axată în mare măsură pe camerele super rapide, suprasensibile, care citesc recuperările luminii laser risipite și reconstruiesc asta într-o imagine. Aceste camere ar putea fi folosite pentru explorarea de la distanță, în special a zonelor periculoase - de exemplu, pentru a vedea ocupanții din interiorul unei clădiri în timpul unui incendiu al casei. (Curtoazie a Morgridge Institute for Research) A fi capabil să evalueze interiorul unei clădiri înainte de intrare are beneficii evidente. (Curtoazie a Morgridge Institute for Research) Laboratorul lui Velten lucrează la aplicarea tehnologiei pentru a vedea prin piele (care se împrăștie și ea), ca un instrument de diagnostic medical non-invaziv. (Curtoazie a Morgridge Institute for Research) O cameră care poate vedea în jurul colțurilor are și aplicații industriale. (Curtoazie a Morgridge Institute for Research)Pentru a înțelege obiectul, pentru a-l vedea deloc, este nevoie de o cameră care să poată urmări trecerea luminii. Un laser, situat pe cameră sau în apropierea camerei, aprinde scurte rafale de lumină. De fiecare dată când acele pachete se lovesc de ceva - să zicem, un perete de cealaltă parte a colțului - fotonii care formează lumina se împrăștie în toate direcțiile. Dacă destul de mulți dintre ei sări în direcții destul de diferite, unii o vor face înapoi la aparatul foto, după ce au sărit de cel puțin trei ori.
„Este foarte asemănător cu datele pe care le-ar colecta LIDAR, cu excepția faptului că LIDAR ar acoperi primul saritura care vine de la suprafața directă și ar face o imagine 3D a acestuia. Ne pasă de săriturile de ordine superioară care vin după aceea ”, spune Velten. „Fiecare saritura, fotonii se despart. Fiecare foton poartă informații unice despre scenă. ”
Deoarece lumina sări de pe diverse suprafețe în diferite momente, camera trebuie să fie echipată pentru a spune diferența. O face prin înregistrarea orei exacte la care fotonul lovește un receptor și calculând căile pe care fotonul le-ar fi putut lua. Faceți acest lucru pentru mulți fotoni și o serie de unghiuri diferite ale laserului și obțineți o imagine.
Tehnica necesită, de asemenea, un senzor numit diodă avalanșă cu un singur foton, construit pe un cip de siliciu. SPAD, așa cum se numește, poate înregistra cantități minuscule de lumină (fotoni singulari) la un trilion de cadre pe secundă - este suficient de rapid pentru a vedea mișcarea luminii.
„Funcționează ca contoarele Geiger pentru fotoni”, spune Velten. „Ori de câte ori un foton lovește un pixel pe detector, acesta va transmite un impuls și acesta este înregistrat de computer. Trebuie să fie suficient de rapide pentru a putea număra fiecare foton individual. "
Laboratorul Faccio adoptă o abordare diferită, folosind o parte din aceeași tehnologie. În cazul în care cel mai recent Velten a reușit să arate o imagine 3D la o rezoluție de aproximativ 10 centimetri (și o scădere a dimensiunii și a costurilor față de generațiile anterioare), Faccio s-a concentrat pe urmărirea mișcării. De asemenea, el folosește un senzor SPAD, dar păstrează laserul în staționare și înregistrează mai puține date, așa că îl poate face mai repede. El primește mișcare, dar nu poate spune multe despre formă.
„Lucrul ideal ar fi să le combinăm pe ambele, asta ar fi fantastic. Nu sunt sigur cum să fac asta chiar acum ”, spune Faccio. Ambele trebuie de asemenea să lucreze la utilizarea unor lasere cu o putere mai mică, sigure pentru ochi. „Obiectivul real este să vezi oameni adevărați la 50 de metri distanță. Atunci lucrurile încep să devină utile. ”
Alte utilizări potențiale includ explorarea la distanță, în special a zonelor periculoase - de exemplu, pentru a vedea ocupanții din interiorul unei clădiri în timpul unui incendiu al casei. Există și interes militar, spune Faccio; a putea evalua interiorul unei clădiri înainte de intrare are beneficii evidente. Laboratorul lui Velten lucrează la aplicarea tehnologiei pentru a vedea prin ceață (care împrăștie și fotoni), sau prin piele (care se împrăștie și ea), ca un instrument de diagnostic medical non-invaziv. El chiar vorbește cu NASA despre peșteri imagistice pe Lună.
În colaborare cu Jet Propulsion Laboratorul NASA, laboratorul Velten dezvoltă o propunere de plasare a unui satelit, care conține o versiune de mare putere a dispozitivului, pe orbită în jurul lunii. Pe măsură ce trec prin anumite cratere, va putea spune dacă se extind lateral, către interiorul lunii; astfel de peșteri ar putea oferi un bun adăpost, într-o zi, pentru bazele lunare, spune Velten.