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相机可以观察拐角处的移动物体

2020-03-10 15:06:33    来源:    我来说两句()
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 斯坦福大学电气工程专业的研究生大卫·林德尔(David Lindell)穿着一件高能见度的运动服,开始工作,在空荡荡的房间里伸展,起搏和跳动。通过远离林德尔的摄像机-似乎是一堵空白墙-他的同事们可以观察他的一举一动。

这是因为,用大功率激光对他进行了肉眼隐藏,然后通过相机的高级传感器和处理算法捕获并重构了他反射到他周围墙壁上的单个光粒子。

斯坦福大学电气工程学助理教授戈登·韦茨斯坦(Gordon Wetzstein)表示:“人们谈论的是在自动驾驶汽车和机器人等应用中构建能够看到和人类看到的摄像头,但是我们希望构建出远远超出此范围的系统。” “我们希望以3D方式看到拐角处以及可见光谱之外的事物。”

研究人员将在8月1日的SIGGRAPH 2019大会上介绍Lindell测试的相机系统,该系统基于该团队以前开发的通用相机。它能够从各种各样的表面捕获更多的光,看到更远更远的距离,并且具有足够的速度来首次监视视力不佳的运动,例如Lindell的健美操。研究人员希望有一天,超人视觉系统可以帮助自动驾驶汽车和机器人比在人工指导下更安全地操作。

实用性和地震学

对于这些研究人员而言,保持系统实用性是当务之急。他们选择的硬件,扫描和图像处理速度以及成像方式已在自动驾驶汽车视觉系统中普遍使用。以前的用于在摄像机视线之外查看场景的系统依赖于均匀或强烈反射光的对象。但是现实世界中的物体(包括有光泽的汽车)不在这些类别之内,因此该系统可以处理从各种表面反射的光线,包括迪斯科球,书籍和复杂的雕像。

他们进步的中心是比一年前使用的激光器强大一万倍的激光。激光扫描与感兴趣的场景相对的墙壁,然后光从墙壁上反弹,击中场景中的物体,然后反弹回墙壁和相机传感器。当激光到达相机时,只剩下斑点,但是传感器捕获了每一个斑点,并将其发送给该小组还开发的高效算法,该算法将这些光的回波散开以解密隐藏的画面。

Lindell说:“当您看着激光扫描出来时,您什么也看不到。” “使用这种硬件,我们基本上可以放慢时间并显示这些光迹。它看起来几乎像魔术。”

系统可以每秒扫描四帧。它可以在具有图形处理单元的计算机上以每秒60帧的速度重建场景,从而增强了图形处理能力。

为了改进他们的算法,团队寻求其他领域的启发。研究人员特别喜欢地震成像系统-它将声波从地球的地下层反弹以了解表面之下的东西-并重新配置了算法,以将反射光解释为隐藏物体发出的波。结果是相同的高速和低内存使用情况,提高了他们查看包含各种材质的大型场景的能力。

卡内基梅隆大学助理教授马修·奥图尔(Matthew O'Toole)说:“在其他空间中,有许多想法可应用,例如地震学,卫星成像,合成孔径雷达。”韦茨斯坦实验室的研究员。“我们正在尝试从这些领域中获取一些东西,希望我们能够在某个时候给他们一些回报。”

卑微的步骤

能够从拐角处反射的不可见光中看到实时运动,对于这个团队来说是一个激动人心的时刻,但是适用于自动驾驶汽车或机器人的实用系统将需要进一步的增强。

威兹斯坦说:“这是一个非常谦逊的步骤。机芯看起来仍然很低分辨率,虽然速度不是很快,但是与去年的最新技术相比,它是一个重大的进步。” “我们第一次看到这些结果时就大吃一惊,因为我们捕获了以前从未见过的数据。”

该团队希望能够在自动研究汽车上测试其系统,同时研究其他可能的应用,例如可以穿透组织的医学成像。除了在速度和分辨率方面的其他改进之外,他们还将努力使系统更加通用,以解决驾驶员遇到的挑战性视觉条件,例如雾,雨,沙尘暴和下雪。

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