Раньше можно было найти объекты только на расстоянии нескольких метров, используя изображения вне прямой видимости, но теперь диапазон значительно расширился. Эту технологию можно использовать, чтобы помочь беспилотным автомобилям обнаруживать другие транспортные средства и пешеходов или помочь правоохранительным органам.
Китайские ученые разработали способ увидеть объект, скрытый за экраном на расстоянии более километра.
Они сказали, что метод, известный как визуализация вне зоны прямой видимости (NLOS), может быть использован для чего угодно, от обороны и охраны правопорядка до транспорта.
Группа ученых из Университета науки и технологии Китая установила лазерный излучатель в своем университетском городке в Шанхае и спрятала манекен за ширмой на расстоянии 1,43 км, говорится в статье, опубликованной ранее в этом месяце в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences».
Исследователи спроецировали импульсный лазер на стену внутри помещения, которая затем рассеялась во многих направлениях. Некоторые из световых частиц, или фотонов, отражались на скрытом манекене, а некоторые другие перемещались к датчику, расположенному рядом с лазерным излучателем. Фотоны, которые попали в манекен, затем отразились обратно на стену и отскочили в третий раз, чтобы попасть в датчик.
Анализируя продолжительность прохождения света, который однажды отражался от стены — по сравнению со светом, который отражался между стеной, манекеном и датчиком — исследователи смогли вычислить, как далеко каждая часть манекена была расположена от стены, и реконструировать нечеткое трехмерное изображение с помощью алгоритма.
Определить положение скрытого объекта по времени прохождения фотона можно, поскольку скорость света постоянна. Установка также могла различать различные объекты, расположенные на расстоянии 9,4 см друг от друга. Раньше можно было обнаружить только частично или полностью скрытые объекты с расстояния нескольких метров, потому что свет, проходящий на большие расстояния, скорее всего, будет подвержен влиянию рассеянного света из окружающей среды и частиц в воздухе, что сбивает с толку датчики.
«Этот диапазон примерно на три порядка больше, чем в предыдущих экспериментах», — пишут исследователи в статье. «Полученные результаты откроют возможности для разработки методов визуализации NLOS и их соответствующего применения в реальных условиях.».
Чтобы преодолеть проблемы, вызванные расстоянием, ученые разработали лазерный излучатель и датчик для использования разных телескопов, чтобы ограничить помехи между ними. Датчик также был специально разработан с несколькими линзами, чтобы предотвратить смешивание рассеянного света из окружающей среды с частицами лазерного света, возвращающимися из помещения, где был помещен манекен. Используемый алгоритм визуализации также был адаптирован для условий на открытом воздухе на больших расстояниях. Он реконструировал форму манекена, записав время прохождения фотонов между стеной и детектором, а также то, как лазер рассеивался на стене после отскока от манекена. В исследовательском документе говорится, что устройство также может определять положение движущихся скрытых объектов в реальном времени с помощью двух дополнительных датчиков, которые принимают фотоны, отражающиеся от разных участков стены.
Один из авторов статьи Ву Ченг сказал South China Morning Post, что изображения NLOS могут помочь беспилотным автомобилям обнаруживать другие транспортные средства и пешеходов за зданиями. «Например, земля или стены здания могут использоваться для отражения света, даже если поверхность неровная», — сказал он. Но, по его словам, в будущих исследованиях необходимо учитывать, как скорость автомобиля будет влиять на процесс. Ву также сказал, что визуализацию NLOS можно также использовать в полицейской деятельности, например при обнаружении заложника в районе с большим количеством комнат и углов.
Источник:
