Безпілотний автомобіль пробирається по звивистій сусідній вулиці, щоб зробити різкий поворот на дорогу, на яку щойно викотився дитячий м'яч. Хоча жодна людина в машині не може бачити цей м'яч, машина зупиняється, щоб уникнути зіткнення. Це пов'язано з тим, що автомобіль оснащений надзвичайно чутливою лазерною технологією, яка відображає сусідні об'єкти, щоб мати можливість зазирнути за стіну.
Цей сценарій є одним з багатьох, які дослідники зі Стенфордського університету пропонують для системи, яка може створювати зображення об'єктів, прихованих від зору. Вони орієнтовані на додатки для автономних транспортних засобів, деякі з яких вже мають аналогічні лазерні системи для виявлення об'єктів навколо автомобіля, але інші види використання можуть включати в себе спостереження за повітряними транспортними засобами або надання рятувальним командам можливості знаходити людей, заблокованих під час землетрусів та інших катастроф.
«Це звучить як магія, але ідея візуалізації без прямої видимості практично здійсненна», - сказав Гордон Вецштейн, доцент електротехніки і старший автор статті, що описує цю роботу, опубліковану 5 березня в Nature.
«Істотна проблема при візуалізації без прямої видимості - це ефективний спосіб відновлення тривимірної структури прихованого об'єкта з шумових вимірювань», - сказав Девід Ліндел, студент-випускник у Стенфордській лабораторії обчислювальної візуалізації і co-автор дослідження. «Я думаю, що великий вплив цього методу полягає в тому, наскільки він ефективний з точки зору обчислювальної ефективності».
Для своєї системи дослідники встановлюють лазер поруч з високочутливим детектором фотонів, який може вловити навіть одну частинку світла. Вони знімають імпульси лазерного випромінювання на стіні і, невидимі для людського ока, ці імпульси відскакують від об'єктів навколо кута і повертаються до стіни і до детектора. В даний час це сканування може займати від двох хвилин до години, залежно від умов, таких як освітлення і відбивальна здатність прихованого об'єкта.
Як тільки сканування закінчено, алгоритм розплутує шляхи захоплених фотонів і розмита крапля зображення приймає набагато більш різку форму. Він робить все це менш ніж за секунду і настільки ефективний, що може працювати на звичайному ноутбуці. Ґрунтуючись на тому, наскільки добре алгоритм працює в даний час, дослідники вважають, що вони можуть прискорити його, щоб він був майже миттєвим після завершення сканування.
Команда продовжує працювати над цією системою, тому в майбутньому вона може краще справлятися з мінливістю реального світу і швидше виконувати сканування. Наприклад, відстань до об'єкта і кількість навколишнього світла можуть ускладнити їх технологію, щоб побачити легкі частинки, необхідні для усунення об'єктів поза полем зору. Цей метод також залежить від аналізу розсіяних легких частинок, які навмисно ігноруються системами наведення в даний час в автомобілях, відомими як системи LIDAR.
"Ми вважаємо, що алгоритм обчислення вже готовий до систем LIDAR, - сказав Метью О'Тул, аспірант зі Стенфордської лабораторії обчислювальної візуалізації і співавтор статті. «Ключове питання полягає в тому, чи підтримує поточне обладнання систем LIDAR цей тип зображень».
Перш ніж ця система буде готова до роботи, вона повинна буде краще працювати при денному світлі і при рухомих об'єктах, наприклад, стрибаючому м'ячі або дитині, що біжить. «Це великий крок вперед в нашій області, який, ми сподіваємося, принесе користь всім нам», - сказав Гордон Вецштейн.