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相機可以觀察拐角處的移動物體

2020-03-10 15:06:33    來源:    我來說兩句()
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 斯坦福大學電氣工程專業的研究生大衛·林德爾(David Lindell)穿著一件高能見度的運動服,開始工作,在空蕩蕩的房間里伸展,起搏和跳動。通過遠離林德爾的攝像機-似乎是一堵空白墻-他的同事們可以觀察他的一舉一動。

這是因為,用大功率激光對他進行了肉眼隱藏,然后通過相機的高級傳感器和處理算法捕獲并重構了他反射到他周圍墻壁上的單個光粒子。

斯坦福大學電氣工程學助理教授戈登·韋茨斯坦(Gordon Wetzstein)表示:“人們談論的是在自動駕駛汽車和機器人等應用中構建能夠看到和人類看到的攝像頭,但是我們希望構建出遠遠超出此范圍的系統。” “我們希望以3D方式看到拐角處以及可見光譜之外的事物。”

研究人員將在8月1日的SIGGRAPH 2019大會上介紹Lindell測試的相機系統,該系統基于該團隊以前開發的通用相機。它能夠從各種各樣的表面捕獲更多的光,看到更遠更遠的距離,并且具有足夠的速度來首次監視視力不佳的運動,例如Lindell的健美操。研究人員希望有一天,超人視覺系統可以幫助自動駕駛汽車和機器人比在人工指導下更安全地操作。

實用性和地震學

對于這些研究人員而言,保持系統實用性是當務之急。他們選擇的硬件,掃描和圖像處理速度以及成像方式已在自動駕駛汽車視覺系統中普遍使用。以前的用于在攝像機視線之外查看場景的系統依賴于均勻或強烈反射光的對象。但是現實世界中的物體(包括有光澤的汽車)不在這些類別之內,因此該系統可以處理從各種表面反射的光線,包括迪斯科球,書籍和復雜的雕像。

他們進步的中心是比一年前使用的激光器強大一萬倍的激光。激光掃描與感興趣的場景相對的墻壁,然后光從墻壁上反彈,擊中場景中的物體,然后反彈回墻壁和相機傳感器。當激光到達相機時,只剩下斑點,但是傳感器捕獲了每一個斑點,并將其發送給該小組還開發的高效算法,該算法將這些光的回波散開以解密隱藏的畫面。

Lindell說:“當您看著激光掃描出來時,您什么也看不到。” “使用這種硬件,我們基本上可以放慢時間并顯示這些光跡。它看起來幾乎像魔術。”

系統可以每秒掃描四幀。它可以在具有圖形處理單元的計算機上以每秒60幀的速度重建場景,從而增強了圖形處理能力。

為了改進他們的算法,團隊尋求其他領域的啟發。研究人員特別喜歡地震成像系統-它將聲波從地球的地下層反彈以了解表面之下的東西-并重新配置了算法,以將反射光解釋為隱藏物體發出的波。結果是相同的高速和低內存使用情況,提高了他們查看包含各種材質的大型場景的能力。

卡內基梅隆大學助理教授馬修·奧圖爾(Matthew O'Toole)說:“在其他空間中,有許多想法可應用,例如地震學,衛星成像,合成孔徑雷達。”韋茨斯坦實驗室的研究員。“我們正在嘗試從這些領域中獲取一些東西,希望我們能夠在某個時候給他們一些回報。”

卑微的步驟

能夠從拐角處反射的不可見光中看到實時運動,對于這個團隊來說是一個激動人心的時刻,但是適用于自動駕駛汽車或機器人的實用系統將需要進一步的增強。

威茲斯坦說:“這是一個非常謙遜的步驟。機芯看起來仍然很低分辨率,雖然速度不是很快,但是與去年的最新技術相比,它是一個重大的進步。” “我們第一次看到這些結果時就大吃一驚,因為我們捕獲了以前從未見過的數據。”

該團隊希望能夠在自動研究汽車上測試其系統,同時研究其他可能的應用,例如可以穿透組織的醫學成像。除了在速度和分辨率方面的其他改進之外,他們還將努力使系統更加通用,以解決駕駛員遇到的挑戰性視覺條件,例如霧,雨,沙塵暴和下雪。

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