Visiesysteem ziet door wolken en mist

Met behulp van hardware die vergelijkbaar is met waarmee autonome auto's de wereld om hen heen kunnen 'zien', hebben onderzoekers een systeem ontwikkeld dat door wolken en mist kan kijken. Ze verbeterden het systeem met een algoritme dat driedimensionale verborgen scènes kan reconstrueren op basis van de beweging van individuele lichtdeeltjes of fotonen. In tests heeft het systeem met succes vormen gereconstrueerd die worden verdoezeld door 1 "dik schuim. Voor het menselijk oog is het alsof je door muren kijkt.

Deze techniek vormt een aanvulling op andere zichtsystemen die door barrières op microscopische schaal kunnen kijken - voor toepassingen in de geneeskunde - omdat het meer gericht is op grootschalige situaties zoals het navigeren door zelfrijdende auto's in mist of zware regen en satellietbeelden van het aardoppervlak en andere planeten door een wazige atmosfeer.

Om door omgevingen te kunnen kijken die licht verstrooien, koppelt het systeem een ​​laser aan een supergevoelige fotondetector die elk stukje laserlicht dat erop valt registreert. Terwijl de laser een obstructie scant als een muur van schuim, zal het af en toe een foton lukken om door het schuim te gaan, de objecten erachter te raken en terug te gaan door het schuim om de detector te bereiken. De door algoritmen ondersteunde software gebruikt vervolgens die paar fotonen - en informatie over waar en wanneer ze de detector raken - om de verborgen objecten in 3D te reconstrueren.

Dit is niet het eerste systeem met de mogelijkheid om verborgen objecten te onthullen door middel van verstrooiende omgevingen, maar het omzeilt beperkingen die verband houden met andere technieken; sommige vereisen bijvoorbeeld kennis over hoe ver het object van belang is. Het is ook gebruikelijk dat deze systemen alleen informatie gebruiken van ballistische fotonen, dit zijn fotonen die van en naar het verborgen object reizen door het verstrooiingsveld, maar zonder zich onderweg daadwerkelijk te verspreiden.

Om hun algoritme geschikt te maken voor de complexiteit van verstrooiing, moesten de onderzoekers hun hardware en software nauw samen ontwerpen, hoewel de hardwarecomponenten die ze gebruikten slechts iets geavanceerder zijn dan wat momenteel wordt aangetroffen in autonome auto's. Afhankelijk van de helderheid van de verborgen objecten duurde het scannen in hun tests tussen de één minuut en een uur, maar het algoritme reconstrueerde de verduisterde scène in realtime en kon op een laptop worden uitgevoerd.

Op een dag zou een afstammeling van dit systeem door de ruimte naar andere planeten en manen kunnen worden gestuurd om door ijzige wolken naar diepere lagen en oppervlakken te kijken. Op kortere termijn willen de onderzoekers experimenteren met verschillende verstrooiingsomgevingen om andere omstandigheden te simuleren waarin deze technologie nuttig zou kunnen zijn.