Японские ученые улучшили систему LiDAR, благодаря чему она теперь может измерять расстояние даже до слабо отражающих объектов и автоматически отслеживать их движение. Она состоит из двух источников света, один из которых создает вспышку, а второй генерирует мощный сканирующий луч. С помощью программного обеспечения система автоматически распознает плохо отражающие объекты и определяет расстояние до них. Новая конструкция очень компактна и помещается на ладони, она может дополнить многие устройства. Например, она поможет роботам и дронам лучше ориентироваться в окружающей среде. Результаты исследования опубликованы в журнале Optica.
Система LiDAR является важным компонентом роботов, дронов, транспортных средств, а также приборов, использующихся в горнодобывающей промышленности. Система излучает свет в виде лазера и замеряет, через какое время отраженный от объекта свет вернется на приемник. Так LiDAR обнаруживает и определяет расстояние до объектов. Существуют разные типы LiDAR-систем: например, в некоторых источником света является короткая вспышка. Такие приборы устанавливают расстояние сразу до нескольких объектов. Однако они плохо фиксируют предметы, слабо отражающие свет, например черные автомобили, так как камера не обнаруживает такой тусклый свет. Эту проблему можно решить, если увеличить мощность вспышки. Но это приведет к избытку сигналов от хорошо отражающих объектов и затруднит точные измерения.
Японские ученые придумали, как решить эту проблему. Их 3D-лидарная система на базе DM-PCSEL (фотонно-кристаллического лазера с двойной модуляцией) состояла из двух источников света: один генерировал вспышки, а второй создавал сканирующий луч. Луч обеспечивал точечное освещение узкими лазерными потоками, а вспышка освещала широкое поле зрения и позволяла получить полное 3D-изображение. Авторы обнаруживали обычные объекты с помощью вспышки, а те, которые плохо отражали свет, освещали лучом.
Кроме того, исследователи разработали и внедрили программу, позволяющую лидарной системе автоматически распознавать плохо отражающие объекты на изображениях с камеры, а затем измерять до них расстояние с помощью луча, даже если предметы двигались. В эксперименте ученые поместили белый и черный объект в поле зрения и вручную перемещали последний. Положение черного предмета распознавалось по разнице в контрасте между ним и фоном. На следующем кадре включался сканирующий пучок и измерял расстояние до черного объекта в режиме реального времени. Таким образом, новая конструкция может улучшить ориентацию дронов в пространстве, а также использоваться в робототехнике и горной промышленности.
«С помощью нашей лидарной системы роботы и транспортные средства смогут надежно и безопасно перемещаться в динамичных средах, не теряя из виду плохо отражающие объекты, такие как черные металлические автомобили. Внедрение этой технологии, например, в автомобили сделало бы автономное вождение более безопасным», — рассказывают авторы исследования.
Автор: Анна Дегтярь.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
