Už před lety se představily první kamery, které dokážou pracovat se světlem podobně, jako kdyby šlo o zvuk. Díky odrazům jsou schopné analyzovat objekt, který není přímo viditelný.
Starší verze této technologie ale byly pomalé, na zpracování odrazů a výpočet se muselo čekat delší dobu a rozpoznat objekt za rohem bylo možné pouze pokud to byl statický objekt v přednastavené konfiguraci stěn. Vědci ale představili nejnovější generaci, která posouvá předchozí možnosti mnohem blíže k reálnému nasazení.
Kompaktní laserová kamera, která měří čas opravdu přesně
Vědci z univerzity Heriot-Watt a z univerzity v Edinburghu vyvinuli společné novou verzi kamery, která „vidí za roh“. Podobně jako u starších generací od jiných týmů se ale zaměřili na mnohem pokročilejší vlastnosti, které pomohou tuto technologii dostat na trh. Oproti statické analýze, kdy se objekt za rohem vůbec nepohyboval, totiž systém vylepšili tak, že dokáže rozpoznat pohybující se objekt oproti jiným a dokonce určit i jeho rychlost.
Systém funguje zjednodušeně tak, že jakékoli plochy i třeba podlaha fungují pro speciální kameru podobně, jako třeba zrcadlo. Oproti zrcadlu ale nesleduje odrazy běžného světla, ale laseru, který je součástí systému.
Odrazy od ploch a měření doby vrácení fotonů je klíčovou vlastností systému
Systém speciálního laseru a kamery dokáže snímat fotony velmi přesně a rychle. Samotný laser vysílá jednotlivé fotony v podobě pulzů o délce 10 femtosekund (10-15 sekundy), přičemž každý pixel použité kamery (SPAD - single-pixel avalanche diode) dokáže v kombinaci s přesnými hodinami velmi přesně určit, jak dlouho trvalo, než se i jeden foton po odrazu a rozptýlení opět vrátil. Rychlost snímání světla je přitom extrémně vysoká – 20 miliard snímků za sekundu.
Detekce pohybu objektu v reálném čase
Jak už jsme psali v úvodu, vědcům se podařilo celý proces zpracování odrazů fotonů vylepšit tak, že je možné rozlišit nejen přesně umístění objektu v prostoru za použití triangulace, ale také určit jeho případný pohyb. Zpracování snímaných dat je totiž už velmi efektivní a probíhá během sekundy. Je tak možné detekovat a rozlišit změnu pozice daných objektů vůči ostatním.
Po pulzu fotonů se světlo odrazí od stěn a objektů a poté opět nasnímá pomocí kamery
Díky tomu lze i rozpoznat, zdali v neznámé oblasti za rohem je nějaký pohyblivý objekt či nikoli, protože ho lze velmi snadno odlišit od případných dalších neznámých statických objektů, které tvoří stále stejný „šum“ a odraz světla.
Současné limitace a budoucí možnosti
Vyvinutý systém je samozřejmě stále ještě ve fázi prototypu, byť je vidět jasný posun od starších variant podobné technologie. V současnosti je možné snímat objekt, který se nachází do 60 cm od odrazové plochy, která může být reprezentována stěnou nebo třeba podlahou. Podle informací by ale neměl být větší problém tuto hodnotu dostat na vzdálenost kolem deseti metrů umístění objektu od odrazové plochy. Podobně jako u starší generace i zde je možné vylepšit rekonstrukci i tvaru objektu, což lze brát jako další přidanou informaci o neznámém objektu, který nejsme schopní kvůli překážce přímo vidět.
Omezení je zatím například ve vzdálenosti od odrazových ploch
Technologie má určitě významný potenciál toho, jak ji bude možné využít v reálném prostředí. Úplně nejjasnější se zdá využití v budoucích automobilech, která budou řídit zcela samostatně a mnohem bezpečněji, než člověk.
S takovými systémy budou moci detekovat blížící se nebezpečí, které se řítí za rohem a standardní kamerou ho nelze předem zachytit. Může jít třeba o jiné auto, cyklistu nebo třeba samotného člověka, který se chystá vběhnout do vozovky zpoza rohu.
Důležité to může být i pro chystané drony, které se budou používat pro automatickou donášku zboží po nejbližším okolí. Zpracovat viditelný obraz tak může být pouze jednou z částí, jak budou analyzovat to, kam přesně letí a vyhnei se případnému nebezpečí. I okamžitá reakce na objekt totiž nemusí stačit a možnost vidět i za překážky a za rohy je tak skvělou technologií, jak tyto systémy udělat ještě dokonalejší.
Podrobné informace o výzkumu naleznete v databázi Nature.
