3D holografisk head-up display kan forbedre trafiksikkerheden

Forskere har udviklet det første LiDAR-baserede augmented reality head-up display til brug i køretøjer. Test på en prototypeversion af teknologien tyder på, at det kan forbedre trafiksikkerheden ved at 'gennemskue' objekter for at advare om potentielle farer uden at distrahere føreren.

Teknologien, udviklet af forskere fra University of Cambridge, University of Oxford og University College London (UCL), er baseret på LiDAR (lysregistrering og -interval), og bruger LiDAR-data til at oprette ultrahøjopløselige holografiske fremstillinger af vejobjekter, der stråles direkte til førerens øjne, i stedet for 2D forrude fremspring, der bruges i de fleste head-up displays.

Selvom teknologien endnu ikke er blevet testet i en bil, tidlige test, baseret på data indsamlet fra en travl gade i det centrale London, viste, at de holografiske billeder vises i førerens synsfelt i henhold til deres faktiske position, skabe en forstørret virkelighed. Dette kan være særligt nyttigt, når genstande som vejskilte er skjult af store træer eller lastbiler, for eksempel, gør det muligt for føreren at 'gennemskue' visuelle forhindringer. Resultaterne er rapporteret i journalen Optik Express .

"Head-up-skærme indarbejdes i tilsluttede køretøjer, og normalt projicere oplysninger som hastighed eller brændstofniveauer direkte på forruden foran føreren, hvem skal holde øje med vejen, "sagde hovedforfatter Jana Skirnewskaja, en ph.d. kandidat fra Cambridge's Department of Engineering. "Imidlertid, vi ønskede at gå et skridt videre ved at repræsentere rigtige objekter som panoramiske 3D -projektioner. "

Skirnewskaja og hendes kolleger baserede deres system på LiDAR, en fjernføleringsmetode, der virker ved at sende en laserpuls ud for at måle afstanden mellem scanneren og et objekt. LiDAR bruges almindeligvis i landbruget, arkæologi og geografi, men det testes også i autonome køretøjer til detektion af forhindringer.

Ved hjælp af LiDAR, forskerne scannede Malet Street, en travl gade på UCL -campus i det centrale London. Medforfatter Phil Wilkes, en geograf, der normalt bruger LiDAR til at scanne tropiske skove, scannede hele gaden ved hjælp af en teknik kaldet terrestrisk laserscanning. Millioner af pulser blev sendt ud fra flere positioner langs Malet Street. LiDAR -dataene blev derefter kombineret med punktskydata, opbygning af en 3D -model.

"Denne måde, vi kan sy scanninger sammen, at bygge en hel scene, som ikke kun fanger træer, men biler, lastbiler, mennesker, tegn, og alt andet, du ville se på en typisk bygade, "sagde Wilkes." Selvom de data, vi fangede, var fra en stationær platform, det ligner de sensorer, der vil være i den næste generation af autonome eller semi-autonome køretøjer. "

Da 3D -modellen af ​​Malet St blev afsluttet, forskerne omdannede derefter forskellige objekter på gaden til holografiske fremskrivninger. LiDAR -dataene, i form af punktskyer, blev behandlet af separationsalgoritmer til at identificere og udtrække målobjekterne. En anden algoritme blev brugt til at konvertere målobjekterne til computergenererede diffraktionsmønstre. Disse datapunkter blev implementeret i den optiske opsætning for at projicere 3D -holografiske objekter i førerens synsfelt.

Den optiske opsætning er i stand til at projicere flere lag hologrammer ved hjælp af avancerede algoritmer. Den holografiske projektion kan vises i forskellige størrelser og er tilpasset placeringen af ​​det repræsenterede virkelige objekt på gaden. For eksempel, et skjult gadeskilt ville fremstå som en holografisk projektion i forhold til dets faktiske position bag forhindringen, fungerer som en varslingsmekanisme.

I fremtiden, forskerne håber at forfine deres system ved at tilpasse layoutet af head-up-skærme og har skabt en algoritme, der er i stand til at projicere flere lag af forskellige objekter. Disse lagdelt hologrammer kan frit arrangeres i førerens synsrum. For eksempel, i det første lag, et trafikskilt i en længere afstand kan projiceres i en mindre størrelse. I det andet lag, et advarselsskilt på en tættere afstand kan vises i en større størrelse.

"Denne lagdelingsteknik giver en augmented reality -oplevelse og advarer føreren på en naturlig måde, "sagde Skirnewskaja." Hvert individ kan have forskellige præferencer for deres visningsmuligheder. For eksempel, chaufførens vitale sundhedstegn kunne projiceres på en ønsket placering af head-up displayet.

"Panoramiske holografiske fremskrivninger kan være en værdifuld tilføjelse til eksisterende sikkerhedsforanstaltninger ved at vise vejobjekter i realtid. Hologrammer virker for at advare føreren, men er ikke en distraktion."

Forskerne arbejder nu på at miniaturisere de optiske komponenter, der bruges i deres holografiske opsætning, så de kan passe ind i en bil. Når opsætningen er fuldført, køretøjstest på offentlige veje i Cambridge vil blive udført.