Algún día su auto sin conductor podría reaccionar ante los peligros. Incluso antes de que los vea. Todo gracias a una tecnología laser de imagen basada en esta técnica que puede mirar alrededor de las esquinas.
Un automóvil sin conductor está haciendo su camino a través de una calle sinuosa del vecindario. A punto de doblar en una carretera donde acaba de rodar la pelota de un niño. Aunque ninguna persona en el automóvil puede ver esa pelota, el automóvil se detiene para evitarla. Esto se debe a que el automóvil está equipado con la nueva tecnología láser extremadamente sensible, que se refleja en los objetos cercanos para ver las esquinas.
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Investigadores realizan pruebas con nueva técnica de tecnología laser
Este escenario es uno de los muchos que los investigadores de la Universidad de Stanford están imaginando, para un sistema que puede producir imágenes de objetos ocultos a la vista.
Están enfocados en aplicaciones para vehículos autónomos. Algunos de los cuales ya tienen sistemas similares basados en láser para detectar objetos alrededor del automóvil. Pero otros usos podrían incluir ver a través del follaje desde vehículos aéreos o darles a los equipos de rescate la capacidad de encontrar gente bloqueada paredes y escombros.
«Parece mágico, pero la idea de imágenes sin línea de visión es realmente factible», dijo Gordon Wetzstein. Quien también es profesor asistente de ingeniería eléctrica y autor principal del artículo que describe este trabajo, publicado el 5 de marzo en Nature.
Viendo lo oculto con la tecnología laser
El grupo de Stanford no está solo en el desarrollo de métodos para rebotar láseres alrededor de las esquinas para capturar imágenes de objetos. Donde esta investigación avanza, el campo está en el algoritmo extremadamente eficiente y efectivo. Que los investigadores desarrollaron para procesar la imagen final.
«Un desafío importante en las imágenes sin línea de visión es encontrar una forma eficiente de recuperar la estructura 3-D del objeto oculto de las mediciones ruidosas», dijo David Lindell. Quien es estudiante de posgrado en el Stanford Computational Imaging Lab y co -autor del papel. «Creo que el gran impacto de este método es cuán computacionalmente eficiente es».
Para su sistema, los investigadores colocaron un láser junto a un detector de fotones altamente sensible, que puede registrar incluso una sola partícula de luz. Disparan pulsos de luz láser hacia una pared invisibles para el ojo humano. Esos pulsos rebotan en los objetos que están a la vuelta de la esquina y vuelven a la pared y al detector. Actualmente, este escaneo puede tomar de dos minutos a una hora. Todo, dependiendo de condiciones tales como iluminación y la reflectividad del objeto oculto.
Una vez que finaliza el escaneo, el algoritmo desenreda las trayectorias de los fotones capturados y, al igual que la mítica tecnología de mejora de la imagen del crimen televisivo, la mancha borrosa toma una forma mucho más nítida.
Hace todo esto en menos de un segundo y es tan eficiente que puede ejecutarse en una computadora portátil común. Según lo bien que funciona el algoritmo en la actualidad. Los investigadores creen que podrían acelerarlo para que sea casi instantáneo una vez que se complete el escaneo.
Dentro de lo salvaje
El equipo continúa trabajando en este sistema con tecnología láser, por lo que puede manejar mejor la variabilidad del mundo real y completar el escaneo más rápidamente. Por ejemplo, la distancia al objeto y la cantidad de luz ambiental pueden dificultar que su tecnología vea las partículas de luz que necesita para resolver objetos que no se ven.
Esta técnica también depende del análisis de partículas de luz dispersas que son ignoradas intencionalmente por los sistemas de guía actualmente en los automóviles. Estos sistemas son conocidos como sistemas LIDAR.
«Creemos que el algoritmo de cálculo ya está listo para los sistemas LIDAR», dijo Matthew O’Toole, un investigador postdoctoral en el Stanford Computational Imaging Lab y co-autor principal del artículo. «La pregunta clave es si el hardware actual de los sistemas LIDAR admite este tipo de imágenes».
Antes de que este sistema esté preparado para la carretera, también tendrá que funcionar mejor a la luz del día y con objetos en movimiento. Como una pelota que rebota o un niño corriendo.
Los investigadores probaron su técnica con éxito al aire libre, pero trabajaron solo con luz indirecta. Su tecnología se desempeñó particularmente bien seleccionando objetos retrorreflectantes, como prendas de seguridad o señales de tráfico. Los investigadores dicen que si la tecnología láser se colocara en un automóvil hoy. Ese automóvil podría detectar fácilmente cosas como señales de tráfico, chalecos de seguridad o marcadores de caminos. Aunque podría ser difícil para una persona que usa ropa no reflectante.
«Este es un gran paso adelante para nuestro campo que, afortunadamente, nos beneficiará a todos», dijo Wetzstein. «En el futuro, queremos que sea aún más práctico en el ‘salvaje'». Wetzstein es también profesor asistente. Por cortesía, de ciencias de la computación y miembro de Stanford Bio-X y el Instituto de Neurociencias de Stanford.
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