Иновация в областта на термовизията ще помогне на роботите да виждат в пълен мрак като на дневна светлина

Изследователи от университета Пердю са разработили и патентовали новия метод HADAR TeX Vision, който подобрява машинното зрение и способността му да възприема заобикалящата го среда. Тази технология открива и идентифицира обекти пасивно чрез топлинно излъчване. HADAR възстановява текстурите и дълбочината дори в условия на ограничена видимост, като превръща тъмнината в ясно изображение. Тя може да се използва в автоматизираните превозни средства и при роботите.

Традиционните активни сензори, като LiDAR (Laser Detection and Measurement), радар и сонар, излъчват и приемат сигнали, за да получат триизмерна информация за пространството. Тези методи имат недостатъци, които се проявяват при мащабиране, при смущения в сигнала и създават известна опасност за човешкото око. В сравнение с тези методи видеокамерите, които работят на базата на слънчева светлина или други източници на осветление, имат редица предимства. Но условията на слаба осветеност, като нощно време, мъгла или дъжд, си остават сериозна пречка.

Традиционната термовизия е напълно пасивен метод за наблюдение, който събира невидимото топлинно излъчване, идващо от всички обекти в пространството. Но някои основни проблеми възпрепятстват неговото днешно използване.

„Обектите и околната среда постоянно излъчват и разсейват топлинна радиация, което води до изображения без текстура. Това се нарича „ефект на призрака“. Термоизображенията на лицето на човек показват само контури и някои температурни разлики, те не съдържат никакви детайли, поради което те изглеждат като призраци. Тази загуба на информация, текстури и характеристики се превръща в предизвикателство за машинното разпознаване на базата на термични изображения“, обяснява изследователят и съавтор на разработката Фанглин Бао.

HADAR съчетава термична физика, инфрачервени изображения и машинно обучение. Благодарение на това сензорът е в състояние да възстанови текстурата от зашумените топлинни сигнали и точно да разграничи температурата, излъчвателната способност и текстурата на всички обекти в пространството. Той е в състояние да вижда текстурата и дълбочината дори в условия на много ограничена видимост, сякаш е на дневна светлина, както и да възприема физическите характеристики отвъд стандартните видими изображения. Екипът тества зрението на HADAR TeX в нощна офроуд среда. HADAR е преодолял „ефекта на призрака“ и е възстановил фините текстури – вълнички на водата, бръчки на кората, трева и водостоци.

Но това устройство има и недостатъци. Сегашният сензор е голям и тежък, тъй като алгоритмите на HADAR изискват многоцветна невидима инфрачервена светлина с различни дължини на вълната. За да се използва устройството в безпилотните автомобили и роботите, е необходимо то да стане по-малко и по-достъпно, както и да има по-бързи камери. В момента сензорът създава едно изображение в секунда, но автономните автомобили се нуждаят от скорост на заснемане от 30 до 60 кадъра в секунда, за безпроблемната работа на системата.

Технологията за зрение TeX на HADAR ще намери приложение в автоматизираните превозни средства и роботите, които работят в сложна среда и взаимодействат с хора. Технологията обаче може да бъде адаптирана и за използване в селското стопанство, отбраната, геоложките и геофизичните изследвания, здравеопазването и наблюдението на дивата природа.