В новой газете, появляющейся в Доступе IEEE, члены группы Культуры Камеры представляют новый подход к отображению времени полета, которое увеличивает его 1,000-кратное решение глубины. Это – тип резолюции, которая могла сделать самоходные автомобили практичными.Новый подход мог также позволить точные измерения расстояния через туман, который, оказалось, был главным препятствием разработке самоходных автомобилей.В диапазоне 2 метров у существующих систем времени полета есть резолюция глубины приблизительно сантиметра.
Это достаточно хорошо для систем помогший припаркованного и обнаружения столкновений на сегодняшних автомобилях.Но поскольку Ачута Кэдэмби, совместный студент доктора философии в электротехнике и информатике и искусствах СМИ и науках и первом авторе на бумаге, объясняет, «Поскольку Вы увеличиваете диапазон, Ваше решение понижается по экспоненте.
Скажем, у Вас есть долгосрочный сценарий, и Вы хотите, чтобы Ваш автомобиль обнаружил объект еще дальше, таким образом, он может принять быстрое решение обновления. Вы, возможно, начали на уровне 1 сантиметра, но теперь Вы вернулись до [разрешение] фут или даже 5 футов. И если Вы делаете ошибку, она могла бы привести к потерям убитыми».
На расстояниях 2 метров у системы исследователей MIT, в отличие от этого, есть резолюция глубины 3 микрометров. Kadambi также провел тесты, в которых он послал световой сигнал через 500 метров оптоволокна с расположенными с равными интервалами фильтрами вдоль его длины, чтобы моделировать спад власти, понесенный по более долгим расстояниям, прежде, чем накормить им его систему. Те тесты предлагают, чтобы в диапазоне 500 метров, система MIT все еще достигла резолюции глубины только сантиметра.
К Kadambi присоединяется на статье его советник по вопросам тезиса, Рэмеш Рэскэр, адъюнкт-профессор искусств СМИ и наук и главы группы Культуры Камеры.Медленное внедрениеС отображением времени полета кратковременная вспышка света запущена в сцену, и камера измеряет время, которое требуется, чтобы возвратиться, который указывает на расстояние объекта, который отразил его.
Чем дольше легкий взрыв, тем более неоднозначный измерение того, как далеко это поехало. Таким образом, разорванная светом длина – один из факторов, который определяет системную резолюцию.Другим фактором, однако, является процент раскрытых преступлений.
Модуляторы, которые выключают луч света и на, могут переключиться миллиард раз в секунду, но сегодняшние датчики могут сделать только приблизительно 100 миллионов измерений в секунду. Процент раскрытых преступлений – то, что ограничивает существующие системы времени полета резолюцией масштаба сантиметра.
Есть, однако, другой метод отображения, который позволяет более высокую резолюцию, говорит Кэдэмби. Та техника – интерферометрия, в которой луч света разделен в два, и половина из него сохранена, циркулируя в местном масштабе, в то время как другая половина – «типовой луч» – запущен в визуальную сцену. Отраженный типовой луч повторно объединен с в местном масштабе распространенным светом и различием в фазе между двумя лучами – относительное выравнивание корыт и гребни их электромагнитных волн – приводят к очень точной мере расстояния, типовой луч поехал.
Но интерферометрия требует тщательной синхронизации этих двух лучей света. «Вы никогда не могли помещать интерферометрию на автомобиль, потому что это настолько чувствительно к колебаниям», говорит Кэдэмби. «Мы используем некоторые идеи от интерферометрии и некоторые идеи от ОПТИЧЕСКОГО ЛОКАТОРА, и мы действительно объединяем два здесь».На ударе
Они также, он объясняет, используя некоторые идеи от акустики. Любой, кто выполнен в музыкальном ансамбле, знаком с явлением «избиения». Если два певца, скажем, будут немного расстроены – одно производство подачи на уровне 440 герц и другого на уровне 437 герц – то взаимодействие их голосов произведет другой тон, частота которого – различие между теми из примечаний, которые они поют – в этом случае, 3 герц.
То же самое верно со световыми импульсами. Если система отображения времени полета запустит свет в сцену по курсу миллиарда импульсов в секунду, и свет возвращения объединен со светом, пульсирующим 999,999,999 раз в секунду, результатом будет световой сигнал, пульсирующий однажды секунда – уровень, легко обнаружимый с товарной видеокамерой.
И тот медленный «удар» будет содержать всю информацию о фазе, необходимую, чтобы измерить расстояние.А скорее, чем попытка синхронизировать два высокочастотных световых сигнала – поскольку системы интерферометрии должны – Kadambi и Raskar просто модулируют сигнал возвращения, используя ту же самую технологию, которая произвела его во-первых. Таким образом, они пульсируют, уже пульсировал свет. Результат – то же самое, но подход намного более практичен для автомобильных систем.
«Сплав оптической последовательности и электронной последовательности очень уникален», говорит Рэскэр. «Мы модулируем свет в некоторых гигагерц, таким образом, это похоже на включение фонаря и от миллионов времен в секунду. Но мы изменяем это в электронном виде, не оптически.
Комбинация этих двух действительно, где Вы получаете власть для этой системы».Через туман
Гигагерц оптические системы естественно лучше в компенсации за туман, чем системы более низкой частоты. Туман проблематичен для систем времени полета, потому что он рассеивает свет: Это отклоняет световые сигналы возвращения так, чтобы они прибыли поздно и в необычные ракурсы. Попытка изолировать истинный сигнал во всем этом шуме слишком в вычислительном отношении сложна, чтобы сделать на лету.
С низкочастотными системами, рассеиваясь вызывает небольшое изменение в фазе, та, которая просто пачкает сигнал, который достигает датчика. Но с высокочастотными системами, изменение фазы намного больше относительно частоты сигнала.
Рассеянные световые сигналы, прибывающие по различным путям, на самом деле уравновесят друг друга: корыта одной волны выровняют с гребнями другого. Теоретические исследования, выполненные в Висконсинском университете и Колумбийском университете, предполагают, что эта отмена будет достаточно широко распространена, чтобы сделать идентификацию истинного сигнала намного легче.