3D-система отслеживания движения для автономных технологий

Трехмерная система отслеживания движения в реальном времени сочетает в себе детекторы прозрачного света с передовыми методами нейронной сети для создания системы, которая однажды может заменить LiDAR и камеры в автономных технологиях. Система визуализации использует преимущества прозрачных наноразмерных высокочувствительных графеновых фотодетекторов.

Графеновые фотодетекторы были настроены так, чтобы поглощать лишь около 10% света, которому они подвергаются, что делает их почти прозрачными. Поскольку графен очень чувствителен к свету, этого достаточно для создания изображений, которые можно реконструировать с помощью компьютерных изображений. Фотодетекторы расположены друг за другом, что делает систему компактной, а каждый слой фокусируется в разных фокальных плоскостях, что позволяет получать 3D-изображения.

Команда также занималась отслеживанием движения в реальном времени, что имеет решающее значение для широкого спектра автономных роботизированных приложений. Для этого им нужен был способ определить положение и ориентацию отслеживаемого объекта. Типичные подходы включают системы LiDAR и камеры светового поля, оба из которых имеют значительные ограничения. Другие используют метаматериалы или несколько камер. Одного оборудования было недостаточно для получения желаемых результатов.

Команда построила оптическую установку и позволила нейронной сети расшифровать информацию о местоположении. Нейросеть обучают искать определенные объекты во всей сцене, а затем фокусироваться только на интересующем объекте; например, пешеход в пробке или объект, движущийся по вашей полосе на шоссе. Эта технология особенно хорошо работает для стабильных систем, таких как автоматизированное производство или проектирование человеческого тела в 3D для медицинского сообщества.

Тип алгоритмов, разработанных командой, отличается от традиционных алгоритмов обработки сигналов, используемых для давних технологий визуализации, таких как рентген и МРТ. Команда продемонстрировала успешное отслеживание луча света, а также настоящей божьей коровки с помощью набора из двух массивов графеновых фотодетекторов 4 × 4 (16 пикселей). Они также доказали, что их методика масштабируема. Для некоторых практических приложений потребуется всего 4000 пикселей, а для многих других — массивы размером 400 × 600 пикселей.

Хотя эту технологию можно использовать и с другими материалами, дополнительные преимущества графена заключаются в том, что он не требует искусственного освещения и безопасен для окружающей среды.