06.03.2018 – Kategorie: Technik

Verdeckte Objekte sichtbar machen

stanford_corner_8655

Ein autonomes Fahrzeug gelangt an die Straßenecke, hinter der ein Ball auf die Straße rollt. Obwohl keiner der Insassen den Ball sehen kann, stoppt das Auto. Denn es ist mit einer extrem empfindlichen Laser-Technologie ausgestattet, die verdeckte Objekte erkennen kann.

Ein autonomes Fahrzeug gelangt an die Straßenecke, hinter der ein Ball auf die Straße rollt. Obwohl keiner der Insassen den Ball sehen kann, stoppt das Auto. Denn es ist mit einer extrem empfindlichen Laser-Technologie ausgestattet, die verdeckte Objekte erkennen kann.

Forscher an der Stanford University können sich ein solches Szenario für den Einsatz einer Lösung vorstellen, die Bilder von verdeckten Objekten erstellt. Sie konzentrieren sich auf Anwendungen für autonome Fahrzeuge, von denen einige bereits über ähnliche laser-basierte Systeme für die Wahrnehmung umgebender Objekte verfügen. Zu anderen möglichen Anwendungen gehören, dass zum Beispiel Fluggeräte aus der Luft durch das Laubwerk sehen können oder Rettungsteams Menschen  unter Mauern und Schutt aufspüren.

„Es klingt wie Zauberei, aber die Idee der Bilderzeugung ohne Sichtverbindung ist tatsächlich realisierbar“, sagt Gordon Wetzstein, Assistant Professor of Electrical Engineering und Seniorautor des Papers, das die Arbeit beschreibt und am 5. März in Nature erschienen ist.

Das Unsichtbare sehen

Die Stanford-Gruppe ist nicht die einzige, die Methoden entwickelt, um Laser zur Bilderfassung um Hindernisse leiten will. Wo jedoch diese Arbeit heraussticht, ist der sehr effiziente und effektive Algorithmus, den die Forscher entwickelt haben, um das finale Bild zu gewinnen.

Eine wesentliche Hürde bei der Aufnahme nicht sichtbarer Objekte bestehe darin, die 3D-Struktur des dieser Objekte aus den verrauschten Messungen wiederzuerlangen, so David Lindell, Graduate Student am Stanford Computational Imaging Lab und Co-Autor des Papers.

Für ihre Lösung brachten die Forscher eine Laserquelle in die Nähe eines hochempfindliches Photonendetektors an, der sogar ein einzelnes Photon aufzeichnen kann.  Sie pulsten das Laserlicht an eine Wand, und, für das menschliche Auge unsichtbar, reflektierten diese Laserpulse von verdeckten Objekten wieder zur Wand und zum Detektor. Derzeit kann ein solcher Scan von zwei Minuten bis zu einer Stunde dauern, je nach Beleuchtung und Reflexivität des verdeckten Objekts.

Nach Fertigstellung des Scans entwirrt der Algorithmus die Pfade der aufgenommenen Photonen und das unscharfe Bild nimmt Formen an. Das passiert alles in weniger als einer Sekunde und kann an einem normalen Notebook-Rechner stattfinden. Die Forscher gehen davon aus, dass sich die Berechnungen sogar noch beschleunigen lassen, so dass das Bild unmittelbar nach den Scans bereitsteht.

In freier Wildbahn

Das System soll nun so ausgelegt werden, dass es besser mit der Variabilität der realen Welt klar kommt und den Scan schneller ausführt. Beispielsweise können es Entfernung des Objekts und Umgebungslicht erschweren, die Photonen zu erfassen, die es für eine deutliche Auflösung verdeckter Objekte braucht. Zudem analysiert das Verfahren auch gestreute Photonen, die von den derzeit eingesetzten LIDAR-Systemen ignoriert werden.

„Wir denken, dass sich das Berechnungsverfahren schon bald für LIDAR-Systeme einsetzen lässt“, sagt Matthew O’Toole, Dozent am Computational Imaging Lab und Co-Hauptautor des Papers. „Die Schlüsselfrage ist, ob die aktuelle Hardware der LIDAR-Systeme diese Art der Bildverarbeitung unterstützt.“

Bevor das System straßentauglich ist, muss es erst einmal besser bei Tageslicht und mit Objekten und Personen in Bewegung funktionieren, wie einem rollenden Ball oder einem Kind, dass auf die Straße springt. Das Verfahren wurde erfolgreich im Außenbereich getestet, aber nur mit indirektem Licht. Als besonders gut hat sich die Technologie bei der Erkennung bei retroreflektierenden Objekten wie Sicherheitswesten oder Verkehrszeichen herausgestellt. Wenn sie sofort in einem Auto eingesetzt werden würde, könnte sie problemlos Dinge wie Verkehrszeichen, Sicherheitswesten oder Straßenmarkierungen erkennen, mit normal gekleideten Personen hätte sie jedoch noch Schwierigkeiten.

Video „Stanford researchers develop tech to reveal objects hidden around corners“: https://www.youtube.com/watch?v=KnGQEzB9u_0&feature=youtu.be

Bild oben: Illustration des Systems zur Bilderfassung verdeckter Objekte.  Credit: Stanford Computational Imaging Lab


Teilen Sie die Meldung „Verdeckte Objekte sichtbar machen“ mit Ihren Kontakten:


Scroll to Top