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
| Мнение | Наука и космос

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

Вселенная исчезнет раньше, чем мы думали: гравитация работает как универсальный растворитель материи

В астрофизике считается, что черные дыры смертны и медленно испаряются, тогда как обычная материя в своих самых плотных формах — нейтронных звездах и белых карликах — способна...

Время квантового перехода измерено: физики доказали, что геометрия материи управляет временем

Сколько времени длится квантовый переход? Считается, что процесс фотоэмиссии — выбивания электрона из атома светом — происходит мгновенно. Это допущение лежит в основе...

Короли пустынь и севера: где и зачем используют автопоезда

В регионах, где железные дороги редки, а расстояния огромны, основную работу по доставке грузов берут на себя автомобильные составы большой грузоподъёмности. Автопоезда — это...

Чем апартаменты отличаются от квартиры: что нужно знать при покупке недвижимости

В мире недвижимости апартаменты и квартиры часто кажутся похожими вариантами для жизни или инвестиций. На деле между ними лежит целая пропасть различий, коренящихся в российском законодательстве....

Цветное телевидение в СССР: почему советские телевизоры догоняли Запад почти 20 лет

В Советском Союзе цветные кинескопные телевизоры с дельта-образным расположением электронных пушек (три пушки в электронно-лучевой трубке в вершинах равностороннего треугольника) появились...

Обзор программируемой клавиатуры на 6 клавиш и с беспроводным доступом. Полезный гаджет для ПК, ноутбука и планшета

Чтобы я делал без такой клавиатуры-помощницы. Ведь её кнопки можно сконфигурировать по своему желанию, повесив макросы или комбинации нажатий/функций. Она заменяет и мультимедийную клавиатуру, и...