Новый математический метод позволяет реконструировать скрытые объекты по отраженному им свету, зафиксированному обычной цифровой камерой.
Даже если объект скрыт препятствием или экраном, часть отраженных им фотонов снова отражается от окружающих предметов и попадает в объектив камеры. В норме мы их не замечаем, однако новый метод «вычислительного перископа» (computational periscopy), предложенный Вивеком Гойялом и его коллегами из Бостонского университета, позволяет различить и усилить этот сигнал.
Подобные системы демонстрировались и раньше, однако теперь для них не требуется специального сложного оборудования — достаточно кадра, сделанного обычной камерой, и хитроумной математики.
Ученые провели и эксперименты, развернув ЖК-дисплей к стене, отделенной небольшим препятствием. Камера снимала лишь отсветы на препятствии и на самой стене, а математические расчеты выделили отраженные ими сигналы и позволили в общих чертах реконструировать исходное изображение на дисплее.
– Удивительно видеть, что стена может превратиться в зеркало, — говорит Вивек Гойял.
По словам ученых, расчеты несложны и уже на прототипе системы заняли всего 48 секунд на выполнение. Они уверены, что рано или поздно метод «вычилительного перископа» найдет применение и в обычных смартфонах, позволив видеть скрытые за углом объекты. Пригодится он и полицейским, и для мониторинга в чрезвычайных ситуациях, в случаях, когда нет возможности увидеть предмет напрямую.
По материалам СМИ
Над решением подобной научной задачи работают сейчас специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) совместно с учеными Восточно-китайского педагогического университета и Индийского технологического института Рурки разрабатывают систему «трекинга» объектов внутри помещений.
Задача заключается в необходимости разработать алгоритмы и программно-аппаратные средства, обеспечивающие высокоточное позиционирование объекта внутри помещения. По мнению ученых, все существующие на данный момент системы не обладают достаточной точностью: они не могут с сантиметровой достоверностью сопровождать объект внутри помещения от двери до двери. Глобальные системы спутникового позиционирования GPS, ГЛОНАСС, BeiDou и GALILEO не предназначены для определения местоположения внутри зданий.
По оценкам исследователей, технология особенно актуальна для реализации концепции безлюдного производства. «Так, в процессе перемещения изделий между оборудованием или из одного цеха в другой мы не можем довольствоваться точностью в «плюс-минус» метр», ‒ отметил руководитель проекта, доктор технических наук, профессор Инженерно-строительного института СПбПУ Владимир Баденко.
При этом он добавил, что сейчас для достижения приемлемой точности прокладываются специальные соединительные линии, которые невозможно быстро модифицировать под новый технологический процесс.
«Наша разработка позволит гибко перенастраивать высокоточный маршрут перемещения обрабатываемых изделий, благодаря чему оборудование на производстве может быть использовано более эффективно», ‒ подчеркнул он.
После завершения стадии опытно-конструкторских работ будет создан промышленный образец программно-аппаратного комплекса. Российская сторона уже нашла индустриального партнера, который готов внедрить данную технологию. В свою очередь китайские ученые займутся разработкой системы позиционирования в вертикальной плоскости ‒ это важно при работе в складских помещениях и многоэтажных зданиях. Ученые надеются, что система позволит определять не только расположение объекта на плоскости, но и высоту. Индийская сторона возьмет на себя тестирование программно-аппаратного комплекса.
Чтобы уйти от ограничений, которые накладывают системы глобального позиционирования, разработчикам необходимо создать методы построения системы локальных координат для позиционирования внутри помещений.