On olemassa uusi lähestymistapa, joka antaa tyypillisille kameroille 3D-ominaisuudet

Stanfordin yliopiston tutkijaryhmä on yhteistyössä Integrated Nano-Quantum Systems (LINQS) -laboratorion ja ArbabianLabin kanssa kehittänyt tavan, jolla kamerat voivat tulevaisuudessa nähdä kolmiulotteisena (erityisesti valon näkemisen). kolmessa ulottuvuudessa). Projekti alkoi siitä, että tiimi huomautti, että valontunnistus- ja etäisyysmittausjärjestelmät (LiDAR tai lidar) ovat nykyään epämukavia kokonsa vuoksi.

"Nykyiset lidar-järjestelmät ovat suuria ja tilaa vieviä, mutta joskus, jos haluat lidar-ominaisuuksia miljoonissa autonomisissa droneissa tai kevyissä robottiajoneuvoissa, haluat niiden olevan hyvin pieniä, erittäin energiatehokkaita ja tarjoavat korkean suorituskyvyn." sanoi Okan Atalar, ensimmäinen kirjoittaja uusi paperi Nature Communications -lehdessä ja sähkötekniikan tohtorikandidaatti Stanfordissa.

Tämän jälkeen tiimi loi kompaktin laitteen, jonka ansiosta se on energiatehokkaampi (koska lidar voi kuluttaa liikaa virtaa sen käyttämien komponenttien koosta ja lukumäärästä johtuen) ja sopii hyvin integroitavaksi kamerat jokapäiväisistä matkapuhelimista ja digitaalisista järjestelmäkameroista. Tutkimus perustuu pohjimmiltaan akustiseen resonanssiilmiöön. Se esittelee ohuen litiumniobaattikiekon käytön, jonka sanotaan olevan täydellinen materiaali sähköisten, akustisten ja optisten ominaisuuksiensa vuoksi.

Litiumniobaatti on päällystetty kahdella läpinäkyvällä elektrodilla yksinkertaisena akustisena modulaattorina. Teknisesti, kun sähköä käytetään mainitun akustisen modulaattorin elektrodien kautta, tärinää esiintyy tehokkaasti hyvin ennustettavilla ja hallittavissa olevilla taajuuksilla. Litiumniobaatti moduloi sitten valoa, kun taas pari lisättyä polarisaattoria sytyttää ja sammuttaa valon useita miljoonia kertoja sekunnissa.

Tämä prosessi on olennainen ja yksi tunnetuista tavoista lisätä 3D-kuvausta standardiantureisiin. Kuten lidarissa, prosessi auttaa tehokkaasti mittaamaan valon vaihtelut ja laskemaan etäisyyden. Ja kuten sanottu, muissa järjestelmissä olevilla modulaattoreilla voi olla korkea energiankulutus, mikä on epäkäytännöllistä. Mutta tutkijoiden osoittamalla lähestymistavalla on mahdollisuus ottaa käyttöön 3D-kuvaus pienissä kameroissa, kuten puhelimissa ja droneissa. Tutkijoiden mukaan se voi olla "tavallisen CMOS-lidarin" perusta tulevaisuudessa. (CMOS-kuvaantureita käytetään lähes yleisesti älypuhelimissa).

"Lisäksi kiekkojen ja elektrodien geometria määrittää valon modulaation taajuuden, jotta voimme hienosäätää taajuutta", Atalar lisäsi. "Muuta geometriaa ja muutat modulaation taajuutta... Vaikka on muitakin tapoja sytyttää ja sammuttaa valo", Atalar sanoo, "tämä akustinen lähestymistapa on parempi, koska se on erittäin energiatehokas."

Tutkijat kokeilivat tekniikkaa rakentamalla prototyypin lidar-järjestelmän laboratoriopenkille käyttämällä kaupallisesti saatavilla olevaa digitaalikameraa reseptorina. Ryhmän raporttien mukaan uusi järjestelmä pystyi tuottamaan megapikselin resoluution syvyyskarttoja. Lisäksi he sanoivat, että tiimin luoma optinen modulaattori kulutti uskomattoman vähän tehoa ja että se oli jopa 10 kertaa pienempi kuin paperissa esitettiin. 

Tämän myötä, jos tekniikka saa tarvitsemansa tuen, se voi avata uusia mahdollisuuksia älypuhelin markkinat ja paljon muuta. Se voi myös mullistaa tavan, jolla käytämme kaikkia kameroilla varustettuja laitteita, mukaan lukien tavalliset ammattikamerat, droonit, tabletit, kannettavat tietokoneet, ja enemmän. Se voi tarkoittaa heille lisätoimintoja ja -ominaisuuksia, jotka voivat auttaa meitä monin eri tavoin, kuten saada lisää yksityiskohtia otettuihin kuviin. Megapikselin resoluution lidarin avulla tutkijat sanovat myös, että järjestelmän on helpompi tunnistaa kohteet tehokkaasti erinomaisella alueella. Esimerkiksi kun sitä käytetään autonomisissa autoissa, parannettu lidar-järjestelmä pystyy erottamaan jalankulkijat pyöräilijöistä pitkien etäisyyksien päässä, mikä johtaa paremmin onnettomuuksien ehkäisyyn.