Как видеть сквозь стены с минимумом вложений: новая технология, которая превращает научную фантастику в реальность

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Оффтопик

Вы когда-нибудь мечтали о том, чтобы иметь суперзрение, чтобы видеть то, что скрыто от взгляда обычного человека? Проникать взглядом за стены, двери, здания или другие препятствия? Если да, то вы не одиноки. Эта идея вдохновляла писателей, режиссеров и изобретателей на протяжении десятилетий. И теперь она становится реальностью.

Группа ученых из Университета Южной Флориды (USF) разработала алгоритм, который позволяет реконструировать трехмерную картину скрытой сцены, используя всего лишь одну фотографию.

Эта технология называется 3D-реконструкцией скрытых сцен и основана на использовании обычной цифровой камеры, которая может захватить слабые тени, брошенные на близлежащие поверхности объектами, находящимися за препятствиями. Эти тени содержат информацию о форме, цвете и расположении скрытых объектов, которую алгоритм, разработанный ассистентом профессора компьютерных наук и инженерии USF Джоном Мюррей-Брюсом и его докторантом Робинсоном Чайковским, может использовать для создания высокоточной 3D-модели скрытой сцены.

Сценарий визуализации NLOS с двусторонним разрешением и представление скрытой сцены. Изображение сценария визуализации и предлагаемой сферической координаты проекции высоты. С началом координат в верхнем левом углу дверной коробки скрытая точка сцены идентифицируется по дальности ρ, азимуту θ и ψ проекции высоты. b Показывает ψ проекции высоты в предлагаемой сферической системе координат проекции высоты, она представляет собой проекцию условного угла места сферических координат на плоскость xz и такова, что tan(ψ)=tan(φ)sec(θ). (Для наглядности ось Z перевернута от (a) к направлению вверх.) c Элементное представление поверхности, полученное из 10 равных делений осей азимута и проекции высоты с фиксированным диапазоном, ρ. Красной точкой обозначен пример элемента поверхности, центр которого находится в точке (ρ, θ, ψ) = (1, 11 π/40, 13 π/40), а угловые экстенты равныπ/20 по азимуту и проекции по углу места. d, e Изобразите изменения в наблюдаемом измерении, вызванные перемещением скрытого точечного источника (красной точки) из своего положения в (d) в новое положение в (e) таким образом, что его дальность и прогнозируемый угол места остаются фиксированными, а изменяется только его азимутальный угол. Свет от скрытой точки сцены перекрывается краями дверного проема, создавая освещенную область трапециевидной формы на потолке. Наблюдение на рисунке (d) имеет освещенную трапециевидную область, наклонный край которой круче, чем у (e), поскольку азимутальный угол точечного источника увеличивается от (d) до (e); В остальном высоты освещенных частей трапеции в (d) и (e) равны, поскольку угол проекции не изменяется
Автор: Nature Communications (2024) DOI: 10.1038/s41467-024-45397-7 Источник: www.nature.com

Исследование Чайковского и Мюррей-Брюса было опубликовано в журнале Nature Communications и является первой в своем роде успешной 3D реконструкцией скрытой сцены с использованием обычной камеры. Ранее исследователи могли создавать только грубые 2D-реконструкции небольших пространств, или требовали специализированного, дорогостоящего оборудования для 3D-визуализации.

«Наша работа достигает аналогичного результата, при минимальных требованиях», — сказал Чайковский. «Вам больше не нужно тратить миллион долларов на оборудование для этого».

Конечно, алгоритм еще не совершенен и требует дальнейшего улучшения. Сейчас он работает достаточно медленно и неточно, и не может справиться со сложными сценами, с множеством движущихся объектов или переменным освещением (кстати исходный код есть в открытом доступе). Поэтому ученые планируют продолжать свои исследования, чтобы повысить скорость и точность алгоритма, а также расширить спектр его применения в будущем. Они ожидают, что через 10-20 лет технология будет достаточно надежной, чтобы быть внедренной в различные области жизни.

Это уникальное достижение в области компьютерного зрения, которое открывает новые возможности для различных сфер деятельности. Например, такая технология может помочь предотвратить автомобильные катастрофы, если водитель сможет заранее увидеть опасность, которая подстерегает его за поворотом. Также она может быть полезна для правоохранительных органов, которые могут оценить ситуацию с заложниками, не рискуя своей жизнью. Кроме того, она может способствовать поиску и спасению людей, которые оказались в затруднительном положении, например, под завалами или в пещерах.

1 комментарий

P
Забавная работка. Но не надо скромничать, автор. Если ещё возможно, добавь скриншоты из Supplementary information, там примеры работы алгоритма для разных объектов есть. До «видеть сквозь стены» ещё как до Шанхая пешком, до применений в реальных условиях ещё дальше, но как фундаментальная работа про сферических коней в вакууме, в общем, неплохо.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Автономный зверь: обзор невероятно мощной аккумуляторной мойки высокого давления Greenworks GDPW60DP с забором воды из ёмкости

Наступила пора, когда каждый автолюбитель задумывается о красоте внешнего вида своего авто. Очереди на мойки самообслуживания все больше, а вопросов к качеству активной пены у них и стоимости услуг...

Двери экошпон: что за материал, плюсы и минусы

В последнее время на рынке отделочных материалов все чаще можно встретить такой продукт, как двери, покрытые экошпоном. Этот инновационный материал привлекает внимание не только своим эстетическим...

Как понять, что у кошки стресс и как с ним бороться

Стрессы мешают жить не только людям, но и их питомцам. Даже таким совершенным созданиям как кошки. Да, эти великолепные в своей самоуверенности и харизме мурлыки тоже испытывают стресс. И для этого...

Обзор и тест внешнего CD/DVD дисковода «No Name» ECD819-SU3: он работает... И точка?

Как верный солдат, мой старый внешний «дискодав», преданно служивший мне около двух десятилетий, однажды решил, что пора уйти на заслуженный отдых. Он начал капризничать, выдавая ошибки чтения, и...

Одни из самых доступных на рынке! Обзор TWS наушников Hiper HTW-APX23/22 с ААС профилем

Сегодня мы рассмотрим две модели беспроводных TWS наушников Hiper HTW-APX23/22, которые различаются названиями, но на самом деле являются одним и тем же устройством. Разница между ними...