Wat als uw auto over technologie beschikte die u niet alleen waarschuwde voor objecten die duidelijk zichtbaar zijn in uw voertuig - zoals camera's, radar, en laser kan nu in veel standaard en autonome voertuigen, maar waarschuwde je ook voor objecten die verborgen zijn door obstakels. Misschien is het iets dat wordt geblokkeerd door een geparkeerde auto, of net uit het zicht achter een gebouw op een straathoek.

Dit vermogen om dingen buiten je gezichtsveld te zien, klinkt als sciencefiction, maar onderzoekers hebben het afgelopen decennium vooruitgang geboekt om wat 'non-line-of-sight imaging' wordt genoemd, werkelijkheid te maken.

Tot nu, ze moesten vertrouwen op dure en stationaire apparatuur. Maar Vivek Goyal en een team van onderzoekers van de Boston University hebben een systeem ontwikkeld dat, gebruikmakend van een computeralgoritme en een eenvoudige digitale camera, kan ons een meer betaalbare en wendbare blik geven op wat er om de hoek ligt.

"Er is een beetje een onderzoeksgemeenschap rond non-line-of-sight beeldvorming, " zegt Goyal, een universitair hoofddocent elektrotechniek en computertechniek aan de Boston University. "In een dicht stedelijk gebied, als je om de hoek beter zichtbaar zou kunnen zijn, dat kan van belang zijn voor de veiligheid. Bijvoorbeeld, je zou kunnen zien dat er een kind aan de andere kant van die geparkeerde auto zit. U kunt zich ook tal van scenario's voorstellen waarin rondkijken rond obstakels uiterst nuttig zou zijn, zoals toezicht houden vanaf het slagveld, en in zoek- en reddingssituaties waar je een gebied misschien niet kunt betreden omdat het gevaarlijk is om dat te doen."

In een paper gepubliceerd in Natuur op 23 januari, 2019, Goyal en een team van onderzoekers zeggen dat ze een tafereel van om de hoek kunnen berekenen en reconstrueren door informatie vast te leggen van een digitale foto van een halfschaduw, dat is het gedeeltelijk gearceerde buitenste gebied van een schaduw die wordt geworpen door een ondoorzichtig object.

"In principe, onze techniek stelt je in staat om te zien wat er om de hoek is door naar een halfschaduw op een matte muur te kijken, ' zegt Goyal.

Wanneer schaduwen gewone muren in spiegels veranderen

Tegen een matte muur, Goyal legt uit, licht verstrooit gelijkmatig in plaats van te worden geconcentreerd of teruggekaatst in één richting als een spiegel. Normaal gesproken, dat zou niet genoeg georganiseerde informatie opleveren voor een computerprogramma om te vertalen wat er gebeurt in een zichtbare scène om de hoek. Maar het team van Goyal ontdekte dat wanneer er een bekend vast object om de hoek is, de gedeeltelijk belemmerde scène zorgt voor een wazige halfschaduw. Het object kan werkelijk van alles zijn, zolang het maar niet doorzichtig is. In dit geval, de onderzoekers kozen voor een gewone stoel. Voor het menselijk oog, de resulterende halfschaduw ziet er misschien niet zo uit. Voor een computerprogramma het is zeer informatief.

Door de afmetingen en plaatsing van het object in te voeren, het team ontdekte dat hun computerprogramma de lichtverstrooiing kan organiseren en kan bepalen hoe de originele scène eruitziet - allemaal op basis van een digitale foto van een schijnbaar wazige schaduw op een muur.

"Gebaseerd op lichtstraaloptiek, we kunnen berekenen en begrijpen welke subsets van het uiterlijk van de scène de camerapixels beïnvloeden, "Goyal zegt, en "het wordt mogelijk om een ​​afbeelding van de verborgen scène te berekenen."

Voor hun onderzoeksdoeleinden, ze creëerden verschillende scènes door verschillende afbeeldingen op een LCD-monitor weer te geven. Maar Goyal legt uit dat er niets fundamenteels is aan het wel of niet gebruiken van een LCD-scherm.

Zou het beeld van een mens die om de hoek staat, bijvoorbeeld, worden gereconstrueerd met behulp van hun aanpak? Goyal zegt dat er geen conceptuele barrière is die het verhindert, maar dat ze het nog niet geprobeerd hebben. Ze deden, echter, maak extra scènes door gekleurde stukjes bouwpapier uit te knippen en op foamboard te plakken om te zien of hun systeem de vormen en kleuren kon detecteren. Goyal zegt dat hun "kinderschoolkunstproject" -scènes inderdaad konden worden geïnterpreteerd.

Overal potentieel zien

De meest fundamentele beperking is het contrast tussen de halfschaduw en de omgeving, Goya legt uit. "De resultaten die we presenteren zijn voor een relatief verduisterde kamer, ", zegt hij. Toen het team het omgevingslicht in het lab verhoogde, ze merkten op dat de halfschaduw moeilijker te zien werd en het vermogen van het systeem om het tafereel om de hoek nauwkeurig te reconstrueren, werd geleidelijk slechter.

Goyal zegt dat hoewel toepassingen in de echte wereld voor het gebruik van niet-zichtbare beeldvorming nog ver weg zijn, de doorbraak zit in de proof of concept.

"In de toekomst, Ik kan me voorstellen dat er een soort hybride methode is, waarin het systeem in staat is om ondoorzichtige objecten op de voorgrond te lokaliseren en dat mee te nemen in de computationele reconstructie van de scène, " hij zegt.

Het meest opwindende aspect van hun bevindingen is de ontdekking dat er zoveel informatie uit penumbra's kan worden gehaald, Goyal zegt, die letterlijk overal te vinden zijn.

"Als je je realiseert hoeveel licht er uit kan worden gehaald, je kunt schaduwen gewoon niet meer op dezelfde manier bekijken, " hij zegt.