3D-rekonstruktion i realtid af komplekse scener fra lange afstande former vores nutid og fremtid

Forskere ved Heriot-Watt University, i samarbejde med forskere fra University of Toulouse, Frankrig, har foreslået en ny ramme, der kombinerer statistiske modeller med meget skalerbare beregningsværktøjer fra computergrafiksamfundet for præcist at udtrække 3D-informationen i realtid (50 billeder pr. sekund).

Den nye metode giver mulighed for måldetektion og billeddannelse gennem rodede scener, muliggør robust, målrekonstruktion i realtid af komplekse bevægende scener, og en banebrydende for de eventuelle sensorteknologier, der er nødvendige for langtrækkende automotive-sensing, en nøglefunktion til næste generation af førerløse biler.

Rekonstruktion af 3D-scener har mange vigtige applikationer, der former vores nutid og fremtid, herunder selvkørende biler, miljøovervågning og forsvar.

Forskere fra Heriot-Watt har annonceret de bemærkelsesværdige nye resultater om billedrekonstruktion i realtid i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift, Naturkommunikation .

En af disse forskere, Prof. Stephen McLaughlin, leder af School of Engineering and Physical Sciences talte om forskningen.

Han sagde:"Evnen til at levere 3D-videorekonstruktion i realtid muliggør udrulning af nye sensing-teknologier til langtrækkende automotive sensing, en nøglefunktion til næste generation af førerløse biler."

Prof. Gerald S. Buller fra Institute of Photonics and Quantum Sciences sagde:"Dette arbejde repræsenterer den mest avancerede 3D-billedrekonstruktion i realtid af en kompleks scene i den virkelige verden, som endnu er blevet demonstreret, placerer Heriot-Watt solidt på forkant med den internationale indsats på dette nye område."

Dr. Yoann Altmann, RAEng-forsker ved School of Engineering and Physical Sciences sagde:"Dette arbejde, der kombinerer fotonik, statistisk billedbehandling og computergrafikværktøjer illustrerer virkelig, hvordan betydelige spring fremad kan opnås via tværfaglig forskning."

Primitive laserbaserede radar- eller lidar-teknikker bliver i øjeblikket brugt i de seneste generationer af biler til at vurdere afstanden til nabokøretøjer eller andre potentielle forhindringer.

Heriot-Watt har været banebrydende i brugen af ​​den avancerede tids-korrelerede enkelt-foton tælling lidar tilgang, som har flere fordele i forhold til eksisterende tilgange, tillader brugen af ​​øjensikre laserkilder og muliggør fremragende opløsning på lang rækkevidde (hundreder af meter til kilometer).

For nylig, denne teknik blev brugt til succesfuldt at rekonstruere højopløselige 3D-billeder i ekstreme miljøer såsom gennem tåge, med rodede mål, i stærkt spredte undervandsmedier, og i frit rum ved afstande større end 10 km.

Imidlertid, indtil nu, en væsentlig begrænsning har været den betydelige mængde tid, der kræves til analysen af ​​de registrerede data. Gendannelse af 3D-informationen fra de individuelle tidsbestemte enkeltfoton-detekteringshændelser er en udfordrende opgave, der kræver intensive billedbehandlingsalgoritmer. Tidligere metoder krævede snesevis af sekunder eller endda minutter at behandle en enkelt lidar-frame eller pålagde restriktive antagelser på scenen for at komme sig, hindrer praktiske 3D-billeddannelsesapplikationer.

Resultaterne blev offentliggjort i dag, Fredag, 1. november i det videnskabelige tidsskrift, Naturkommunikation .