先進ビジョンシステムが雲・霧を突き抜け隠れた3Dシーンを可視化

自律走行車が周囲世界を「見る」のを可能にするハードウェアと類似のものを用いて、研究者たちは雲と霧を透視できるシステムを開発しました。個々の光粒子、すなわち光子の動きに基づき、隠れた三次元シーンを再構築するアルゴリズムでシステムを強化しました。テストでは、1インチ厚の泡で遮蔽された形状を正常に再構築しました。人間の目には、壁を透視しているように見えます。

この技術は、医療用途で微視的スケールの障壁を透視する他のビジョンシステムを補完します。なぜなら、自動運転車の霧・大雨中ナビゲーションや、霞んだ大気を通した地球や他惑星表面の衛星撮像など、大規模状況に焦点を当てているからです。

光を散乱する環境を透視するため、システムはレーザーと超高感度光子検出器を組み合わせ、検出器に到達したレーザー光のすべてのビットを記録します。レーザーが泡の壁のような障害物をスキャンすると、偶発的な光子が泡を通過し、背後の隠れた物体に当たり、再び泡を通過して検出器に到達します。アルゴリズム対応ソフトウェアが、それらわずかな光子と、いつどこで検出器に当たったかの情報を用いて、隠れた物体を3Dで再構築します。

散乱環境を通じて隠れた物体を可視化するシステムはこれが初めてではありませんが、他技術の制約を回避しています。例えば、対象物体までの距離知識を必要とするものがあります。また、散乱場を通って隠れ物体へ行き帰りするが、途中では散乱しない弾道光子のみの情報を使用するシステムも一般的です。

アルゴリズムを散乱の複雑さに対応させるため、研究者たちはハードウェアとソフトウェアを緊密に共同設計しました。ただし使用ハードウェアコンポーネントは、自律走行車に現在搭載されているものよりわずかに先進的な程度です。隠れ物体の明るさに応じて、テストでのスキャンには1分から1時間かかりましたが、アルゴリズムは遮蔽シーンをリアルタイムで再構築し、ノートPCで実行可能でした。

いつか、このシステムの子孫が宇宙を旅し、他惑星・衛星に送られ、氷の雲を透視してより深い層と表面を見る手助けをするかもしれません。より近い将来、研究者たちはこの技術が有用になり得る他の状況をシミュレートするため、異なる散乱環境での実験を希望しています。

スマホ連携シリコンセンサーで瞬時在宅健康チェックニューラルネットワークがX線イメージング再構成を高速化

センサー