Door de resultaten slim te analyseren, het algoritme kan de vorm afleiden, grootte en indeling van een kamer, evenals uitkiezen in aanwezigheid van objecten of mensen. De resultaten worden weergegeven als een videofeed die de echogegevens omzet in driedimensionaal zicht.

Een belangrijk verschil tussen de prestatie van het team en de echolocatie van vleermuizen is dat vleermuizen twee oren hebben om hen te helpen navigeren, terwijl het algoritme is afgestemd om te werken met gegevens die vanaf één punt zijn verzameld, zoals een microfoon of een radioantenne.

De onderzoekers zeggen dat de techniek kan worden gebruikt om afbeeldingen te genereren via mogelijk alle apparaten die zijn uitgerust met microfoons en luidsprekers of radioantennes.

Het onderzoek, geschetst in een artikel dat vandaag is gepubliceerd door computerwetenschappers en natuurkundigen van de Universiteit van Glasgow in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven , zou toepassingen kunnen hebben in beveiliging en gezondheidszorg.

Dr. Alex Turpin en Dr. Valentin Kapitany, van de School of Computing Science en School of Physics and Astronomy van de University of Glasgow, zijn de hoofdauteurs van het artikel.

Dr. Turpin zei:"Echolocatie bij dieren is een opmerkelijk vermogen, en de wetenschap is erin geslaagd om op een aantal verschillende manieren driedimensionale beelden te genereren uit gereflecteerde echo's, zoals RADAR en LiDAR.

"Wat dit onderzoek onderscheidt van andere systemen is dat, ten eerste, het vereist gegevens van slechts een enkele ingang - de microfoon of de antenne - om driedimensionale afbeeldingen te maken. Ten tweede, we geloven dat het algoritme dat we hebben ontwikkeld elk apparaat met een van die onderdelen in een echolocatie-apparaat kan veranderen.

"Dat betekent dat de kosten van dit soort 3D-beeldvorming sterk kunnen worden verlaagd, veel nieuwe toepassingen openen. Een gebouw kan worden beveiligd zonder traditionele camera's door de signalen op te vangen die worden weerkaatst door een indringer, bijvoorbeeld. Hetzelfde zou kunnen worden gedaan om de bewegingen van kwetsbare patiënten in verpleeghuizen bij te houden. We zouden zelfs kunnen zien dat het systeem wordt gebruikt om de opkomst en ondergang van de borstkas van een patiënt in zorginstellingen te volgen. het waarschuwen van personeel voor veranderingen in hun ademhaling."

Het artikel schetst hoe de onderzoekers de luidsprekers en microfoon van een laptop gebruikten om akoestische golven in het kilohertz-bereik te genereren en te ontvangen. Ze gebruikten ook een antenne om hetzelfde te doen met radiofrequentiegeluiden in het gigahertz-bereik.

In ieder geval, ze verzamelden gegevens over de reflecties van de golven die in een kamer werden genomen terwijl een enkele persoon zich bewoog. Tegelijkertijd, ze registreerden ook gegevens over de kamer met behulp van een speciale camera die een proces gebruikt dat bekend staat als time-of-flight om de afmetingen van de kamer te meten en een beeld met een lage resolutie te leveren.

Door de echogegevens van de microfoon en de beeldgegevens van de time-of-flightcamera te combineren, het team 'trainde' hun machine-learning-algoritme over honderden herhalingen om specifieke vertragingen in de echo's te associëren met afbeeldingen. Eventueel, het algoritme had genoeg geleerd om zijn eigen zeer nauwkeurige beelden van de kamer en de inhoud ervan te genereren op basis van alleen de echogegevens, waardoor het het 'vleermuisachtige' vermogen heeft om zijn omgeving te voelen.

Het onderzoek bouwt voort op eerder werk van het team, die een neuraal netwerkalgoritme trainde om driedimensionale afbeeldingen te bouwen door de reflecties van lichtflitsen te meten met behulp van een detector met één pixel.

Dr. Turpin voegde toe:"We hebben nu de effectiviteit van deze algoritmische machine-learningtechniek kunnen aantonen met behulp van licht en geluid, wat erg spannend is. Het is duidelijk dat er hier veel potentieel is om de wereld op nieuwe manieren te voelen, en we willen graag doorgaan met het verkennen van de mogelijkheden om in de toekomst meer afbeeldingen met een hoge resolutie te genereren."

De krant van het team, getiteld "3D-beeldvorming van multipath temporale echo's, " is gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven .