Tipik kameralara 3D yetenekler veren yeni bir yaklaşım var

Stanford Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibi, Entegre Nano-Kuantum Sistemleri Laboratuvarı (LINQS) ve ArbabianLab arasındaki işbirliğiyle, gelecekte kameraların 3D olarak (özellikle ışığı görmek için) görmesini mümkün kılmanın bir yolunu tasarladı. üç boyutta). Proje, ekibin günümüzde ışık algılama ve mesafe (LiDAR veya lidar) sistemlerinin boyutları nedeniyle elverişsiz olduğuna dikkat çekmesiyle başladı.

"Mevcut lidar sistemleri büyük ve hacimlidir, ancak bir gün, milyonlarca otonom insansız hava aracında veya hafif robotik araçlarda lidar yetenekleri istiyorsanız, bunların çok küçük, çok enerji verimli ve yüksek performans sunmalarını isteyeceksiniz." İlk yazar Okan Atalar, yeni kağıt Nature Communications dergisinde ve Stanford'da elektrik mühendisliği alanında doktora adayı.

Ekip daha sonra, daha fazla enerji verimli olmasına (çünkü lidar, kullandığı bileşenlerin boyutu ve sayısı nedeniyle çok fazla güç tüketebileceğinden) ve entegrasyon için iyi bir uyum sağlayan kompakt bir cihaz yarattı. Kameralar günlük cep telefonlarının ve dijital SLR'lerin Çalışma temel olarak akustik rezonans fenomenine dayanmaktadır. Elektriksel, akustik ve optik özelliklerinden dolayı mükemmel bir malzeme olduğu söylenen lityum niyobattan ince bir gofret kullanımını tanıtır.

Lityum niyobat, basit bir akustik modülatör olarak iki şeffaf elektrot ile kaplanmıştır. Teknik olarak, söz konusu akustik modülatörün elektrotları aracılığıyla elektrik kullanıldığında, titreşim çok öngörülebilir ve kontrol edilebilir frekanslarda verimli bir şekilde meydana gelecektir. Lityum niyobat daha sonra ışığı modüle ederken, eklenen birkaç polarizör ışığı saniyede birkaç milyon kez açıp kapatacaktır.

Bu süreç esastır ve standart sensörlere 3D görüntüleme eklemek için bilinen yaklaşımlardan biridir. Lidar'da olduğu gibi, süreç ışıktaki değişimleri ölçmeye ve mesafeyi hesaplamaya etkili bir şekilde yardımcı olacaktır. Ve söylendiği gibi, diğer sistemlerde bulunan mevcut modülatörler, pratik olmayan yüksek enerji tüketimine sahip olabilir. Ancak araştırmacıların gösterdiği yaklaşımla, telefonlarda ve dronlarda bulunanlar gibi küçük kameralarda 3D görüntülemeyi sunma olasılığı var. Araştırmacılara göre gelecekte “standart CMOS lidar”ın temeli olabilir. (CMOS görüntü sensörleri akıllı telefonlarda neredeyse evrensel olarak kullanılmaktadır).

Atalar, "Ayrıca, gofretlerin ve elektrotların geometrisi, ışık modülasyonunun frekansını tanımlar, böylece frekansta ince ayar yapabiliriz," diye ekledi. “Geometriyi değiştirin ve modülasyon frekansını değiştirin… Işığı açıp kapatmanın başka yolları olsa da, bu akustik yaklaşım son derece enerji verimli olduğu için tercih edilir” diyor Atalar.

Araştırmacılar, alıcı olarak piyasada bulunan bir dijital kamerayı kullanarak bir laboratuvar tezgahında prototip bir lidar sistemi kurarak teknolojiyi denediler. Ekibin raporlarına göre yeni sistem megapiksel çözünürlüklü derinlik haritaları üretebildi. Ayrıca ekip tarafından oluşturulan optik modülatörün inanılmaz derecede çok az miktarda güç tükettiğini ve hatta kağıtta sunulandan 10 kat daha az enerji tükettiğini söylediler. 

Bununla birlikte, teknoloji ihtiyaç duyduğu desteği alırsa, teknoloji için yeni olanaklar açabilir. akıllı telefon pazar ve çok daha fazlası. Ayrıca standart profesyonel kameralar, drone'lar, tabletler dahil olmak üzere kameralı tüm cihazları kullanma şeklimizde devrim yaratabilir. dizüstü bilgisayarlar, ve dahası. Onlar için, çekilen görüntülerde daha fazla ayrıntı almak gibi çeşitli şekillerde bize yardımcı olabilecek ek işlevler ve yetenekler anlamına gelebilir. Araştırmacılar, megapiksel çözünürlüklü lidar sayesinde, sistemin hedefleri daha mükemmel bir aralıkta verimli bir şekilde tanımlamasının daha kolay olacağını söylüyorlar. Örneğin, otonom araçlar için kullanıldığında, geliştirilmiş lidar sistemi, yayaları bisikletlilerden önemli mesafelerde ayırabilir ve bu da kazaları önlemek için daha iyi bir sistemle sonuçlanır.