Ein Forscherteam der Stanford University hat ein laserbasierte Bildgebungstechnik das macht es möglich, Objekte um Ecken herum zu sehen.

Die Forscher konzentrieren sich derzeit auf die Anwendung dieser Technik auf selbstfahrende Autos, von denen einige bereits erkennen können, was sich um das Auto herum befindet. Es gibt jedoch auch andere Anwendungen, z Blick von Mauern und Trümmern.

"Es klingt nach Magie, aber die Idee der Nicht-Sichtverbindung ist tatsächlich realisierbar." Gordon Wetzstein, Assistenzprofessor für Elektrotechnik und leitender Autor des Papiers, das die Studie beschreibt, sagte in einer Erklärung.

Das Papier ist in der Zeitschrift veröffentlicht Natur.

Gegenwärtig verwenden selbstfahrende Autos die LIDAR-Systeme, eine Art von Leitsystemen Das verwendet Lichtpulse, um die Umgebung abzubilden. Dieses System misst nur direktes Licht, das von einem gepulsten Laser zu einem Punkt auf einem Objekt und direkt zurück zu einem Sensor gelangt. Folglich kann dieses direkte Licht nur mit Objekten interagieren, die sichtbar sind.

"Das Abbilden von Objekten, die um Ecken herum versteckt sind, ist ein faszinierendes Thema, das eine interessante Mischung aus Berechnung und Optik beinhaltet. “ Matthew O'Toole, Postdoktorand in der Stanford Computational Imaging Lab und führen Autor des Papiers. "Unser Ziel ist es, herauszufinden, ob diese Art der Bildgebung praktikabel ist, und Anwendungsfälle für diese Technologie zu finden."

Die Technik

Die Forscher entwickelten einen Algorithmus, der indirektes Licht misst, das von einem gepulsten Laser ausgeht, sichtbare Oberflächen streut, unsichtbare Objekte erreicht und auf einen Sensor zurückspringt.

Sie setzen einen Laser neben einen hochempfindlichen Photonendetektor, der sogar ein einzelnes Lichtteilchen aufzeichnet. Und sie stellten ein Objekt hinter eine Blockade, um zu verhindern, dass Licht direkt auf das Objekt trifft.

Der Laser schießt sehr kurze Lichtimpulse an eine Wand. Während einige Lichtteilchen direkt reflektiert werden, streuen einige. Die indirekten Lichtteilchen prallen von dem versteckten Objekt ab und prallen zurück auf die Wand und den Photonendetektor. Abhängig von der Reflektivität des versteckten Objekts kann dieser Scan derzeit zwischen zwei Minuten und einer Stunde dauern

Da die aufgenommenen Photonen, höchstens einige wenige, dem versteckten Objekt nicht vollständig ähneln können, verwenden die Forscher den von ihnen entwickelten Algorithmus, um die erfassten Informationen zu entwirren und die Form des Objekts aufzulösen.

"Wir haben einen Weg gefunden, das Problem des Umschauens in Bezug auf ein bekanntes Problem der Bildverschmierung auszudrücken “, sagte O'Toole. "Auf diese Weise können wir vorhandene Entgratungsalgorithmen verwenden, die sowohl schnell als auch speichereffizient sind, um unser Problem zu lösen."

Laut O'Toole erledigt dies der Algorithmus für andere existierende Methoden im Vergleich zu zehn Minuten oder sogar Stunden in weniger als einer Sekunde. Und es ist so effizient, dass es auf einem normalen Laptop ausgeführt werden kann. Basierend darauf, wie gut der Algorithmus derzeit funktioniert, glauben die Forscher, dass sie ihn beschleunigen könnten, sodass er nach Abschluss des Scans fast augenblicklich ist.

"Ich denke, die große Auswirkung dieser Methode ist, wie recheneffizient sie ist", sagte David Lindell, Doktorand im Stanford Computational Imaging Lab und Mitautor des Papers, in einer Erklärung.  

In der echten Welt

Das Team testete seine Technologie erfolgreich im Freien und arbeitete nur mit indirektem Licht. Während die Technologie erfolgreich retroreflektierende Objekte wie Schutzkleidung oder Verkehrszeichen auswählte, muss sie verbessert werden, um bei Tageslicht und mit bewegten Objekten wie einem springenden Ball oder einem laufenden Kind zu arbeiten.

"Dies ist ein großer Fortschritt für unser Feld, von dem wir alle hoffentlich profitieren werden", sagte Wetzstein in einer Erklärung. „Wir wollen es in Zukunft noch praktischer machen 'wild.'"

Das Team arbeitet daran, die Technologie für die Arbeit in der realen Welt zu verbessern und den Scanprozess zu beschleunigen. Durch den Einsatz von Lasern mit höherer Leistung und empfindlicheren Detektoren erhofft sich das Team eine Reduzierung auf Sekundenbruchteile, so O'Toole.