Система технического зрения видит сквозь облака и туман

Используя оборудование, похожее на то, что позволяет автономным автомобилям «видеть» окружающий их мир, исследователи разработали систему, которая может видеть сквозь облака и туман. Они дополнили систему алгоритмом, который может реконструировать трехмерные скрытые сцены на основе движения отдельных частиц света или фотонов. Во время испытаний система успешно реконструировала формы, затененные пеной толщиной 1 дюйм. Для человеческого глаза это все равно, что видеть сквозь стены.

Этот метод дополняет другие системы технического зрения, которые могут видеть сквозь барьеры в микроскопическом масштабе — для применения в медицине — потому что он больше ориентирован на крупномасштабные ситуации, такие как навигация беспилотных автомобилей в тумане или проливной дождь и спутниковые снимки поверхности Земли. и другие планеты через туманную атмосферу.

Чтобы видеть сквозь среду, рассеивающую свет, система соединяет лазер со сверхчувствительным детектором фотонов, который регистрирует каждый бит лазерного луча, попадающего на него. Когда лазер сканирует препятствие, подобное стене из пены, случайный фотон сможет пройти сквозь пену, поразить объекты, скрытые за ней, и пройти обратно через пену, чтобы достичь детектора. Программное обеспечение с поддержкой алгоритма затем использует эти несколько фотонов и информацию о том, где и когда они попали в детектор, для реконструкции скрытых объектов в 3D.

Это не первая система, способная обнаруживать скрытые объекты в рассеянной среде, но она обходит ограничения, связанные с другими методами; например, некоторые требуют знания о том, как далеко находится интересующий объект. Также часто эти системы используют информацию только от баллистических фотонов, которые представляют собой фотоны, которые перемещаются к скрытому объекту и от него через рассеивающее поле, но фактически не рассеиваются по пути.

Чтобы сделать свой алгоритм поддающимся сложностям рассеяния, исследователям пришлось совместно разрабатывать аппаратное и программное обеспечение, хотя аппаратные компоненты, которые они использовали, лишь немного более продвинуты, чем те, что в настоящее время используются в автономных автомобилях. В зависимости от яркости скрытых объектов сканирование в их тестах занимало от одной минуты до одного часа, но алгоритм реконструировал скрытую сцену в реальном времени и мог работать на ноутбуке.

Когда-нибудь потомок этой системы может быть отправлен через космос к другим планетам и лунам, чтобы помочь увидеть сквозь ледяные облака более глубокие слои и поверхности. В ближайшем будущем исследователи хотели бы поэкспериментировать с различными средами рассеяния, чтобы смоделировать другие обстоятельства, в которых эта технология может быть полезна.