Автомобиль без водителя едет по извилистой улице и собирается сделать резкий поворот в переулок, в который только что закатился детский мяч. Хотя пассажир в машине не может увидеть этот мяч, автомобиль останавливается, чтобы избежать столкновения с ним. Секрет в том, что автомобиль «оснащен» чрезвычайно чувствительной лазерной технологией, которая, отражаясь от близлежащих поверхностей, позволяет увидеть объект за углом.
Этот сценарий — один из многих, который рассматривают разработчики технологии в Стэнфордском университете. Другие возможные применения — это улучшение обзора для пилотов летательных средств, обнаружение спасателями людей в поврежденных зданиях и т.д.
«Это звучит как магия, но идея визуализации без прямой видимости на самом деле возможна», — говорит Гордон Ветцштейн, доцент электротехники и ведущий автор статьи опубликованной 5 марта в журнале Nature.
Стэнфордская группа не одинока в разработке методов заглядывания за угол с помощью лазеров. Но она разработала чрезвычайно эффективный алгоритм для обработки изображения скрытого объекта.
Для своей системы исследователи установили лазер рядом с высокочувствительным фотонным детектором, который может фиксировать даже единственную частицу света. Далее следуют «выстрелы» импульсами лазерного света в стену, невидимые человеческому глазу, эти импульсы отскакивают от объектов за углом и отскакивают назад к стене и к детектору. В настоящее время процесс обнаружения может занять от двух минут до часа, в зависимости от условий — таких, как освещенность и отражаемость скрытых объектов.
После завершения сканирования, алгоритм распутывает пути захваченных фотонов и с помощью технологии улучшения изображения выдает четкую форму скрытого объекта.
«Мы считаем, что алгоритм вычисления уже готов для лидарных систем, — гордится Мэтью О'Тул, ученый из Стэнфордской вычислительной лаборатории визуализации и соавтор статьи. — Ключевой вопрос заключается в том, поддерживает ли текущее оборудование лидарных систем этот тип визуализации».
Исследователи успешно проверили свою технологию на улице, правда, работали они только с косвенным светом. Тем не менее исследователи говорят, что если бы технология была установлена на машине сегодня, автомобиль смог бы легко обнаружить такие вещи, как дорожные знаки, жилет безопасности или дорожную разметку, однако человек в светоотражающей одежде скорее всего собьет систему с толку.
«Это большой шаг вперед, от которого, надеюсь, выиграем все мы, — резюмирует Ветцштейн. — В будущем мы хотим сделать его еще более практичным в дикой природе».