Új lökés az önvezető autók felé: 200-szor gyorsabb mozgó objektum megfigyelését érték el

Kínai kutatók egy új 3D-s követési módszert mutattak be, ami akkora sebességgel képes gyorsan mozgó objektumokat követni, amekkorát korábban elképzelhetetlennek tartottak. Az új eljárás valós időben működik, és egyedi pixelképalkotó technológiát használ. Ez a felfedezők szerint forradalmasíthatja az autonóm vezetést, az ipari ellenőrzési folyamatokat és a biztonsági megfigyelőrendszereket is.

A Tsinghua Egyetemen dolgozó Zihan Geng vezette kutatócsoport több mint 200-szor gyorsabb követési sebességet ért el, mint amire a korábbi videóalapú módszerek képesek voltak. Ez a lenyűgöző teljesítmény előzetes mozgási információk nélkül, minimális számítási erőforrás felhasználásával történt, ami még lenyűgözőbbé teszi az eredményeket.

„Módszerünk nem igényli az objektum képének rekonstruálását a pozíciójának kiszámításához, ami jelentősen csökkenti az adattárolás és a számítások költségét” – magyarázta Geng. „Egy 3D koordináta megszerzéséhez mindössze 6 byte tárhelyre és 2,4 µs számítási időre van szükség. A számítási költségek csökkentésével és a hatékonyság javításával csökkenthető a nagy sebességű követéshez szükséges berendezések költsége is.”

Az innováció középpontjában az ún. „single-pixel imaging” (nagyjából: egypixeles képalkotás) megközelítés áll. Ennek során egy jelenetet különböző mintákkal világítanak meg, majd egy egyedi pixelérzékelő méri meg az intenzitásértékeket. A kutatócsoport ezt a koncepciót továbbfejlesztette egy nem ortogonális vetítési módszer bevezetésével. Az új módszer geometriai fényformákat vetít két nem ortogonális síkra, amelyek 3D koordinátákat generálnak az objektum pozíciójának kiszámításához. A nem ortogonális vetítési módszer nagyobb hatékonyságot kínál kisebb rendszerméret mellett az ortogonális vetítéssel szemben.

Tesztek és eredmények

A kutatók szimulációkkal és fizikai kísérletekkel is validálták a módszert: 532 nanométeres lézert használtak egy 20 kHz-es modulációs sebességű digitális mikrotükör aktív megvilágításához és fényformák létrehozásához, valamint két egyedi pixelérzékelőt a fényjelek gyűjtéséhez. A rendszerrel egy spirális vezetéken mozgatott fémgömböt követtek, amit meghatározott fényformákkal világították meg, majd az érzékelők jeleit elemezve pontosan kiszámították a 3D pozícióját.

A kísérletek eredményei lenyűgözőek voltak. A 20 kHz-es modulációs sebességű digitális mikrotükröt használva a kutatók ultragyors, 6,667 Hz-es követési sebességet értek el, ami új lehetőségeket nyit az olyan gyors mozgások tanulmányozásában, amiket korábban lehetetlen volt pontosan rögzíteni.

Az új módszer kulcsfontosságú előnye az adattárolás és -feldolgozás hatékonysága: az objektum képének rekonstruálása szükségtelenné válik, ezzel a rendszer jelentősen csökkenti a nagy sebességű követéshez kapcsolódó számítási költségeket – összegzi Geng sajtóközleményben. Annak ellenére, hogy a technológia forradalmi, nem mentes a korlátoktól. Jelenleg egyszerre csak egyetlen objektum követésére képes. A kutatócsoport viszont már dolgozik rajta, hogy a single-pixel imaging segítségével több objektum követését is lehetővé tegyék, ami izgalmas jövőt ígér a gyorsan mozgó objektumok valós idejű követésében, és jelentős előrelépést hozhat a technológiai fejlesztések terén, beleértve az önvezető autókat és az ipari alkalmazások több területét is.

Gábor János, Okosipar.hu