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探測視域外物體,斯坦福大學(xué)新型激光技術(shù)堪稱“透視眼”

星之球科技 來源:雷鋒網(wǎng)2018-03-10 我要評論(0 )   

無論是追球玩的小朋友、突然出現(xiàn)的牛群還是拋錨的汽車,這些意外障礙對于汽車駕駛者來說都是致命的。但是來自斯坦福大學(xué)的研究人

 無論是追球玩的小朋友、突然出現(xiàn)的牛群還是拋錨的汽車,這些意外障礙對于汽車駕駛者來說都是致命的。但是來自斯坦福大學(xué)的研究人員經(jīng)過努力,已經(jīng)研發(fā)出了相關(guān)的激光技術(shù),可以預(yù)見到這樣的危險。
 
近日,斯坦福大學(xué) SCIL(雷鋒網(wǎng)新智駕注:Stanford Computational Imaging Lab)實驗室的研究人員在 Nature 雜志上發(fā)表了論文,對外闡述了這一新型激光技術(shù)到底是如何工作的。
 
基于這一技術(shù)的激光系統(tǒng)能夠有效的產(chǎn)生藏在轉(zhuǎn)角后物體的圖像,讓自動駕駛汽車可以提前“看見”還未出現(xiàn)在視域中的障礙物。
 
 
“有一種先入為主的觀念是,你沒法對那些沒有被攝像機直接看見的物體進行成像處理,而我們找到了跨越這些限制的辦法。”論文聯(lián)合作者、斯坦福大學(xué)博士后 Matthew O'Toole 如是表示。
 
他們找到的解決之道是基于激光雷達技術(shù)的方案。大家知道激光雷達很多時候用于測繪,其技術(shù)原理主要是通過向物體表面發(fā)射激光脈沖,并且測量光反射回來所需要的時間,這些數(shù)據(jù)之后會被研究人員用作搭建物體表面的 3D 模型。
 
不過斯坦福大學(xué)的新技術(shù)在這個基礎(chǔ)上更進一步,使用激光來探測轉(zhuǎn)角之后的物體,“幾乎就是一種魔法,”O'Toole 感嘆。
 
為了更直觀地解釋這一技術(shù)的原理,斯坦福大學(xué)還為這個團隊和他們的技術(shù)拍攝了一段闡述短片。
 
 
在短片中,O'Toole 和他的同事們描述了他們是如何搭建起一個演示模型的。這個模型中,激光發(fā)射器和光子探測器被放置在被探測物體(實際是一只兔子)旁邊墻壁(P 字母所在的位置)的前面,同時在被探測物體與激光發(fā)射器、光子探測器之間,是一塊實體擋板,制造了一種轉(zhuǎn)角的情境。
 
在這個場景中,激光脈沖(深紅的直線)開始以某個角度向墻壁發(fā)射,脈沖打在墻壁上后,產(chǎn)生反射,這里的反射是向多個角度發(fā)散的。
 
 
 
整個過程中,研究團隊對于收集直接從墻壁反彈到探測器上的光子并不感興趣,他們想收集的是經(jīng)過墻壁反彈后,繼續(xù)射向那只兔子然后再反彈、分散后的光子。“我們尋找的是經(jīng)過第二次、第三次,甚至是第四次反彈之后的光子,這樣的光子能夠?qū)﹄[藏物體進行編碼和模型構(gòu)建。”O'Toole 解釋稱。
 
上述的流程存在的一個問題是,射出的激光脈沖打在了墻上的某個點,而團隊要收集的返回信號則是來自于另一個點。這里,O'Toole 和他的同事使用了一種獨特的技術(shù),可以讓激光發(fā)射器和光子探測器指向相同的一點。
 
然后,團隊利用信號時差的原理將那些直接反彈回來的光子移除掉,算法將那些保留下來的光子重建。塑形,逐漸形成清晰的針對轉(zhuǎn)角隱藏物體的 3D 模型。
 
 
“這是一個非常簡單的調(diào)整成像的方法,但它對你如何從這些信息中重建圖像具有重要意義。”O'Toole 表示。他還指出,這樣的設(shè)置占用更少的內(nèi)存,處理起來也沒那么費力,還能生成更高分辨率的圖像。
 
在完成了對上述演示中那只兔子的成像之后,O'Toole 所在的團隊又將他們的技術(shù)運用到了現(xiàn)實生活中,包括對轉(zhuǎn)角的“Exit”字樣進行 3D 重建。
 
 
而說到這樣一項新技術(shù)的拓展應(yīng)用時,O'Toole 說因為道路標(biāo)識和自行車等物體的高反射性特質(zhì),所以他們的激光技術(shù)很適合于運用到自動駕駛汽車領(lǐng)域。
 
不過,很多的障礙依然存在。
 
比如,對于墻體的初次掃描要花上一分鐘到幾個小時不等,這是影響系統(tǒng)處理速度穩(wěn)定性的重要因素;而且,針對一些反射性不那么強的物體如人體、動物等等,系統(tǒng)如何應(yīng)對;此外,面對室外強光環(huán)境時,這項技術(shù)如何應(yīng)對?
 
無疑,斯坦福大學(xué)的團隊還需要思考更多。

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