{"id":8136,"date":"2017-12-22T09:40:19","date_gmt":"2017-12-22T15:40:19","guid":{"rendered":"http:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=8136"},"modified":"2017-12-22T09:40:52","modified_gmt":"2017-12-22T15:40:52","slug":"nuevos-sensores-de-profundidad-podrian-ser-lo-suficientemente-sensibles-como-para-que-los-autos-se-manejen-solos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/va\/nuevos-sensores-de-profundidad-podrian-ser-lo-suficientemente-sensibles-como-para-que-los-autos-se-manejen-solos\/","title":{"rendered":"Nuevos sensores de profundidad podr\u00edan ser lo suficientemente sensibles como para que los autos se manejen solos"},"content":{"rendered":"

Comparaci\u00f3n del enfoque de GHz en cascada con enfoques de estilo Kinect representados visualmente en una clave.\u00a0De izquierda a derecha, la imagen original, un enfoque de estilo Kinect, un enfoque de GHz y un enfoque de GHz m\u00e1s fuerte.El m\u00e9todo computacional mejora la resoluci\u00f3n de los sensores de profundidad de tiempo de vuelo 1.000 veces.<\/p>\n

Durante los \u00faltimos 10 a\u00f1os, el grupo Camera Culture del Media Lab del MIT ha desarrollado sistemas de im\u00e1genes innovadores, desde una c\u00e1mara que puede\u00a0ver alrededor de las esquinas<\/a>\u00a0hasta una que puede leer texto en\u00a0libros cerrados<\/a>\u00a0, utilizando el “tiempo de vuelo”, un enfoque que mide la distancia midiendo el tiempo que tarda la luz proyectada en una escena para rebotar en un sensor.<\/p>\n

En un nuevo documento que aparece en\u00a0IEEE Access<\/em>\u00a0, los miembros del grupo Camera Culture presentan un nuevo enfoque para las im\u00e1genes de tiempo de vuelo que aumenta su resoluci\u00f3n en profundidad 1.000 veces.\u00a0Ese es el tipo de resoluci\u00f3n que podr\u00eda hacer que los autos aut\u00f3nomos sean pr\u00e1cticos.<\/p>\n

El nuevo enfoque tambi\u00e9n podr\u00eda permitir mediciones de distancia precisas a trav\u00e9s de la niebla, lo que ha demostrado ser un obst\u00e1culo importante para el desarrollo de autom\u00f3viles sin conductor.<\/p>\n

En un rango de 2 metros, los sistemas existentes de tiempo de vuelo tienen una resoluci\u00f3n de profundidad de alrededor de un cent\u00edmetro.\u00a0Eso es lo suficientemente bueno para los sistemas de estacionamiento asistido y detecci\u00f3n de colisi\u00f3n en los autom\u00f3viles de hoy.<\/p>\n

Pero como Achuta Kadambi, estudiante de doctorado conjunto en ingenier\u00eda el\u00e9ctrica y ciencias de la computaci\u00f3n y artes y ciencias de los medios, y primer autor del art\u00edculo, explica: “A medida que aumenta el alcance, su resoluci\u00f3n disminuye exponencialmente.\u00a0Supongamos que tiene un escenario de largo alcance y desea que su auto detecte un objeto m\u00e1s lejano para que pueda tomar una decisi\u00f3n r\u00e1pida de actualizaci\u00f3n.\u00a0Es posible que haya empezado a 1 cent\u00edmetro, pero ahora est\u00e1 de vuelta a [una resoluci\u00f3n de] un pie o incluso 5 pies.\u00a0Y si comete un error, podr\u00eda llevar a la p\u00e9rdida de la vida “.<\/p>\n

A distancias de 2 metros, el sistema de los investigadores del MIT, por el contrario, tiene una resoluci\u00f3n de profundidad de 3 micr\u00f3metros.\u00a0Kadambi tambi\u00e9n llev\u00f3 a cabo pruebas en las que envi\u00f3 una se\u00f1al de luz a trav\u00e9s de 500 metros de fibra \u00f3ptica con filtros regularmente espaciados a lo largo de su longitud, para simular la ca\u00edda de energ\u00eda en distancias m\u00e1s largas, antes de alimentarlo a su sistema.\u00a0Esas pruebas sugieren que en un rango de 500 metros, el sistema MIT a\u00fan debe lograr una resoluci\u00f3n de profundidad de solo un cent\u00edmetro.<\/p>\n

Kadambi se une al peri\u00f3dico por su asesor de tesis, Ramesh Raskar, profesor asociado de artes y ciencias de los medios y jefe del grupo Camera Culture.<\/p>\n

Toma lenta<\/strong><\/p>\n

Con las im\u00e1genes de tiempo de vuelo, se dispara una peque\u00f1a r\u00e1faga de luz en una escena, y una c\u00e1mara mide el tiempo que tarda en regresar, lo que indica la distancia del objeto que lo reflej\u00f3.\u00a0Cuanto m\u00e1s tiempo estalla la luz, m\u00e1s ambigua es la medida de la distancia recorrida.\u00a0Por lo tanto, la longitud de r\u00e1faga de luz es uno de los factores que determina la resoluci\u00f3n del sistema.<\/p>\n

El otro factor, sin embargo, es la tasa de detecci\u00f3n.\u00a0Los moduladores, que encienden y apagan un rayo de luz, pueden cambiar mil millones de veces por segundo, pero los detectores de hoy pueden hacer solo unos 100 millones de mediciones por segundo.\u00a0La tasa de detecci\u00f3n es lo que limita los sistemas existentes de tiempo de vuelo a una resoluci\u00f3n de escala de un cent\u00edmetro.<\/p>\n

Sin embargo, hay otra t\u00e9cnica de imagen que permite una resoluci\u00f3n m\u00e1s alta, dice Kadambi.\u00a0Esa t\u00e9cnica es la interferometr\u00eda, en la que un rayo de luz se divide en dos, y la mitad se mantiene en circulaci\u00f3n localmente, mientras que la otra mitad, el “rayo de muestra”, se dispara en una escena visual.\u00a0El haz de muestra reflejado se recombina con la luz localmente circulada, y la diferencia de fase entre los dos haces, la alineaci\u00f3n relativa de los valles y crestas de sus ondas electromagn\u00e9ticas, proporciona una medida muy precisa de la distancia que ha recorrido el haz de muestra.<\/p>\n

Pero la interferometr\u00eda requiere una sincronizaci\u00f3n cuidadosa de los dos haces de luz.\u00a0“Nunca se puede poner interferometr\u00eda en un autom\u00f3vil porque es muy sensible a las vibraciones”, dice Kadambi.\u00a0“Estamos utilizando algunas ideas de la interferometr\u00eda y algunas de las ideas de LIDAR, y estamos realmente combinando las dos aqu\u00ed”.<\/p>\n

Al ritmo<\/strong><\/p>\n

Tambi\u00e9n est\u00e1n, explica, usando algunas ideas de la ac\u00fastica.\u00a0Cualquiera que se haya presentado en un conjunto musical est\u00e1 familiarizado con el fen\u00f3meno de “golpear”. Si dos cantantes, por ejemplo, est\u00e1n un poco desafinados -uno produce un tono a 440 hertzios y el otro a 437 hertzios- la interacci\u00f3n de sus voces producir\u00e1 otro tono, cuya frecuencia es la diferencia entre las notas que est\u00e1n cantando, en este caso, 3 hercios.<\/p>\n

Lo mismo es cierto con pulsos de luz.\u00a0Si un sistema de im\u00e1genes de tiempo de vuelo enciende luz en una escena a un ritmo de mil millones de pulsos por segundo, y la luz de retorno se combina con un pulso de luz de 999.999.999 veces por segundo, el resultado ser\u00e1 una se\u00f1al luminosa que parpadea una vez por segundo. – una tasa f\u00e1cilmente detectable con una c\u00e1mara de video.\u00a0Y ese lento “latido” contendr\u00e1 toda la informaci\u00f3n de fase necesaria para medir la distancia.<\/p>\n

Pero en lugar de intentar sincronizar dos se\u00f1ales de luz de alta frecuencia, como deben hacerlo los sistemas de interferometr\u00eda, Kadambi y Raskar simplemente modulan la se\u00f1al de retorno, utilizando la misma tecnolog\u00eda que la produjo en primer lugar.\u00a0Es decir, pulsan la luz ya pulsada.\u00a0El resultado es el mismo, pero el enfoque es mucho m\u00e1s pr\u00e1ctico para los sistemas automotrices.<\/p>\n

“La fusi\u00f3n de la coherencia \u00f3ptica y la coherencia electr\u00f3nica es muy \u00fanica”, dice Raskar.\u00a0“Estamos modulando la luz a unos pocos gigahertz, as\u00ed que es como encender y apagar una linterna millones de veces por segundo.\u00a0Pero estamos cambiando eso electr\u00f3nicamente, no \u00f3pticamente.\u00a0La combinaci\u00f3n de los dos es realmente donde obtienes la potencia para este sistema “.<\/p>\n

A trav\u00e9s de la niebla<\/strong><\/p>\n

Los sistemas \u00f3pticos de Gigahertz son naturalmente mejores para compensar la niebla que los sistemas de baja frecuencia.\u00a0La niebla es problem\u00e1tica para los sistemas de tiempo de vuelo porque dispersa la luz: desv\u00eda las se\u00f1ales de luz de retorno para que lleguen tarde y en \u00e1ngulos extra\u00f1os.\u00a0Tratar de aislar una se\u00f1al verdadera en todo ese ruido es demasiado complicado computacionalmente para hacerlo sobre la marcha.<\/p>\n

En los sistemas de baja frecuencia, la dispersi\u00f3n provoca un ligero cambio de fase, que simplemente enturbia la se\u00f1al que llega al detector.\u00a0Pero con los sistemas de alta frecuencia, el desplazamiento de fase es mucho mayor en relaci\u00f3n con la frecuencia de la se\u00f1al.\u00a0Las se\u00f1ales de luz dispersas que llegan a trav\u00e9s de diferentes caminos en realidad se cancelar\u00e1n mutuamente: las depresiones de una onda se alinear\u00e1n con las crestas de otra.\u00a0Los an\u00e1lisis te\u00f3ricos realizados en la Universidad de Wisconsin y en la Universidad de Columbia sugieren que esta cancelaci\u00f3n ser\u00e1 lo suficientemente amplia como para que la identificaci\u00f3n de una verdadera se\u00f1al sea mucho m\u00e1s f\u00e1cil.<\/p>\n

“Estoy entusiasmado con las aplicaciones m\u00e9dicas de esta t\u00e9cnica”, dice Rajiv Gupta, director del Centro de Ciencias Avanzadas de Im\u00e1genes de Rayos X en el Hospital General de Massachusetts y profesor asociado de la Facultad de Medicina de Harvard.\u00a0“Estaba tan impresionado por el potencial de este trabajo para transformar las im\u00e1genes m\u00e9dicas que tomamos el raro paso de reclutar a un estudiante de posgrado directamente a la facultad en nuestro departamento para continuar este trabajo”.<\/p>\n

“Creo que es un hito importante en el desarrollo de t\u00e9cnicas de tiempo de vuelo porque elimina el requisito m\u00e1s estricto en el despliegue masivo de c\u00e1maras y dispositivos que usan principios de tiempo de vuelo para la luz, es decir, [la necesidad de] una c\u00e1mara muy r\u00e1pida “, agrega.\u00a0“La belleza del trabajo de Achuta y Ramesh es que al crear ritmos entre luces de dos frecuencias diferentes, pueden usar c\u00e1maras ordinarias para registrar el tiempo de vuelo”.<\/p>\n

Fuente:<\/strong> MIT<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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