На крок попереду людини: вчені створили 3D-сканер нового покоління для безпілотників та роботів-хірургів

Група науковців з Аризонського університету розробила інноваційну технологію тривимірного сканування, яка дозволяє оптичним сенсорам значно швидше й точніше розпізнавати об’єкти з комбінованими типами поверхонь.

Джерело: techno.nv.ua

Цей винахід здатний суттєво покращити безпеку руху безпілотних автомобілів та точність роботизованих систем у хірургії. Про деталі масштабного дослідження повідомляє авторитетне міжнародне видання Interesting Engineering.

Орієнтація на жвавих міських вулицях або в операційних є складним завданням для сучасних машин через наявність яскравих відблисків, тіней та різнорідних матеріалів. Автопілоти та хірургічні роботи часто втрачають точність, коли в їхнє поле зору одночасно потрапляють матові й блискучі текстури — наприклад, цегляна стіна поруч із металевим бампером машини або внутрішні тканини людського тіла разом із біологічними рідинами, що інтенсивно відбивають світло.

Для розв'язання цієї проблеми вчені Коледжу оптичних наук створили інтегровану систему, що поєднує такі компоненти:

• Лазерний сканер: динамічно промацує простір променями, використовуючи як природний екран усе навколишнє приміщення замість коштовних стаціонарних моніторів;
• Нейроморфна (подієва) камера: відмовляється від стандартного покрокового запису кадрів і реагує виключно на локальні зміни яскравості, що мінімізує обсяг зайвих цифрових даних;
• Аналітичні алгоритми: миттєво розділяють матові й блискучі поверхні в кімнаті, використовуючи стабільні матові ділянки сцени як орієнтир для точного обчислення параметрів глянцевих і дзеркальних об'єктів.

Доцент коледжу Флоріан Віломіцер зазначив, що ключовою метою амбітного проєкту є прагнення навчити комп’ютерні системи бачити навколишній світ у тривимірному просторі значно краще та детальніше за людину. Це є життєво необхідним для надійної навігації безпілотного транспорту, проведення високоточних промислових перевірок кузовів після фарбування, а також для контролю стану мікроскопічних судин під час хірургічних операцій.

Традиційний метод вимірювання форми блискучих об'єктів — дефлектометрія — вимагає побудови величезних і дорогих тунелів із екранами, які проєктують світлові шаблони на кузови автівок. Новий підхід автора дослідження Анікета Дашпута дозволяє обходитися без громіздкого обладнання, що робить систему мобільною та придатною для встановлення на рухомих компактних роботах.

Наразі діючий інженерний прототип уже демонструє здатність успішно відстежувати рухомі предмети зі складною текстурою з надзвичайно високою частотою кадрів в умовах лабораторії Аризонського університету. Розробники активно працюють над подальшим масштабуванням технології. У перспективі цей метод планують масово застосовувати у цивільній інженерії для швидкого цифрового сканування цілих будівель, архітектурних споруд та моделювання тривимірного міського середовища в реальному часі.