Смотрите объекты через туман

(Джованни Кальцерано) Группа исследователей из Массачусетского технологического института (Массачусетского технологического института) разработала систему, способную создавать изображения объектов, окутанных туманом, даже когда он настолько плотный, что человеческое зрение не может проникнуть в него. Эта же система также может измерять расстояние до объектов относительно контрольной точки, например движущегося автомобиля. Таким образом, есть надежда получить интегрированный модуль, который поможет водителям-людям, а также позволит автономное вождение даже в тумане и условиях плохой видимости.

Исследователи протестировали систему, используя небольшой резервуар для воды, в который погружен увлажнитель. Полученный туман позволил человеческому видению только 36 сантиметров. Вместо этого система могла идентифицировать изображения объектов на глубину 57 сантиметров.

Это значение, конечно, не представляет большого расстояния, но туман, создаваемый для исследования, намного плотнее, чем тот, с которым обычно приходится сталкиваться водителю-человеку; в реальном мире типичные условия обеспечивают видимость около 30-50 метров. «Я решил взять на себя задачу разработки системы, которая могла бы видеть сквозь туман, и я знал, что это непростая задача», - говорит Гай Сатат, исследователь MIT Media Lab, возглавлявший группу разработчиков. «Мы имеем дело с реалистичными ситуациями, когда туман динамичен и неоднороден, находится в постоянном движении и изменении, с более плотными и менее плотными участками. Другие методы не предназначены для таких сценариев ».

В новой системе используется камера, которая излучает ультракороткие вспышки лазерного излучения и измеряет время, необходимое для возврата отраженных лучей. В ясный день время, необходимое для того, чтобы свет вернулся в измеритель, точно указывает расстояния до отражающих его объектов. Но туман заставляет свет «рассеиваться» или отражаться случайным образом. Большая часть света, попадающего на датчик камеры, будет отражаться воздушными каплями воды, а не различными объектами, которых автомобили должны избегать.

Система MIT решает эту проблему с помощью статистического анализа. Фактически, исследователи смогли продемонстрировать, что независимо от плотности тумана время возврата отраженного света соответствует статистической схеме, известной как гамма-распределение. Система оценивает параметры для построения этой кривой распределения и использует ее для фильтрации отражения тумана от светового сигнала, достигающего датчика камеры.

В принципе, система вычисляет разное распределение для каждого из пикселей 1.024 датчика. И именно поэтому он способен управлять изменениями плотности, которые делают текущие системы бесполезными: на самом деле он способен адаптироваться к тем обстоятельствам, при которых каждый пиксель видит другой тип тумана.

«Самое замечательное, что все довольно просто», - говорит Сатат. «Если вы проанализируете метод, то поймете, что он на удивление не очень сложный. Кроме того, система не требует каких-либо предварительных знаний о тумане и его плотности, что помогает работать в условиях самого сильного тумана ».

Сатат и его коллеги подробно описывают свою систему в документе на Международной конференции по вычислительной фотографии в мае. Сатат присоединился к своей работе, его научным руководителем, адъюнкт-профессором медийных искусств и наук Рамешем Раскаром, а также Мэтью Танчиком, аспирантом в области электронной и компьютерной техники.

Смотрите объекты через туман