بايت قصير: تتيح هذه التقنية الجديدة ، المستوحاة من عمل المرايا وعمل LASER ، للكاميرا اكتشاف كائن في زاوية عمياء. يتم إنشاء نبض ليزر ليضرب على الأرض ، والذي ينثر في كل الاتجاهات. يقوم جزء صغير من ضوء الليزر بضرب الكائن ، ويتم بعد ذلك تصفية الضوء المبعثر وتسجيله.

إذا سألك أحدهم كيف يمكنك رؤية كائن في زاوية عمياء ، فإن الرد الأكثر عفوية الذي يمكن أن تتوصل إليه سيكون "بمساعدة مرآة!". حسنًا ، اتخذت مجموعة من العلماء بقيادة جينيفيف غاريبي مقاربة مماثلة أيضًا.

عمل المرآة: يعكس السطح اللامع للمرآة الضوء المبعثر من مصدر كائن / ضوء بزاوية محددة جيدًا نحو العين. وذلك لأن الضوء المنتشر من نقاط مختلفة على الكائن ، في حالة المرآة ، ينعكس في نفس الزاوية ، وهكذا ، ترى العين لدينا صورة واضحة للكائن. على النقيض من ذلك ، في حالة وجود ضوء سطحي غير عاكس ، تنتشر بشكل عشوائي في جميع الاتجاهات ، وبالتالي ، لا يخلق صورة واضحة.

مستوحاة من العلماء نفسه. ما الذي قاموا به - لقد طوروا كاشفًا حديثًا يمكنه ، من خلال تقنيات معالجة البيانات الذكية ، تحويل الجدران والأرضيات إلى "مرآة افتراضية" ، وبذلك يكون قادرًا على تحديد موقع الأجسام المتحركة وتتبعها ، حتى تلك الخارجة خط مباشر للبصر. تساعد تقنية تحديد مدى الليزر على المساعدة في ذلك.

لذلك ، كيف تعمل تقنية الليزر بمساعدة الكاميرا؟

يرمز LASER إلى تضخيم الضوء بواسطة الانبعاثات المشعة. نوع الليزر الذي نتحدث عنه هنا هو بشكل رئيسي أشعة تحت الحمراء ، أشباه الموصلات ، ديود ليزر GaAs. يبلغ طول الطاقة الضوئية المتولدة حوالي 900 نانومتر ، مع اختلاف في الشعاع يبلغ 3 ملليراديان - أي ما يعادل عرض شعاع ما يقرب من 0.3 مترًا على ارتفاع 100 متر أو بالمثل ، 3 قدمًا في 1000 قدم ، وتساعد تقنية الليزر في حساب المسافة عن طريق القياس وقت رحلة نبضات قصيرة جدا من ضوء الأشعة تحت الحمراء.

ومع ذلك ، يختلف هذا عن طريقة أداة المسح التقليدية لقياس تحولات الطور من خلال مقارنة طول الموجة الوارد مع طور الضوء الصادر. سوف يعكس أي جسم صلب نسبة مئوية معينة من الطاقة الضوئية المنبعثة. هذا يحتاج فقط إلى أن يكون نسبة مئوية صغيرة للكاشف الحساسة لاستلامه. الوقت الذي يستغرقه نبضة ليزر للسفر إلى الهدف والعودة بدقة ، وبالتالي يتم قياسه بواسطة قاعدة زمنية يتم التحكم فيها بالبلور. معرفة السرعة الثابتة للضوء ، فمن ثم يتم حساب المسافة المقطوعة بسهولة. أيضا ، لمزيد من الدقة ، فإن عملية الليزر تصل إلى ستين نبضات في فترة قياس واحدة. تتراوح أوقات الاستحواذ المستهدفة بين 0.3 و 0.7 ثانية. خوارزميات التحقق من دقة متطورة موجودة لضمان قراءة موثوقة. تعد ليزر LTI آمنة تمامًا للعيون ، وتفي بمواصفات FDA Class 1.

يتم إنشاء نبض ليزر ليضرب على الأرض ، والذي ينثر في كل الاتجاهات. يصطدم الجسم بجزء صغير من ضوء الليزر ، ويتم تسجيل الضوء المرتقب على قطعة أرض ، والتي تعمل بمثابة "المرآة الافتراضية". هذا موضح في الصورة أدناه. نحن نعلم أن سرعة الضوء ثابتة ومعروفة لنا (3 * 10 ^ 8m / s). وبالتالي ، عن طريق قياس الفاصل الزمني بين بداية نبضة الليزر والضوء المتناثر الذي يصل إلى قطعة الأرض ، يمكن حساب موضع الكائن.

أيضًا ، لماذا يجب أن يكون قياس التوقيت دقيقًا ، يرجع ذلك إلى حقيقة أن مستويات الضوء التي يجب اكتشافها منخفضة للغاية. للتغلب على هذه العقبة يتطلب استخدام تقنية الليزر والكاشف المتقدمة. نبضات الليزر المستخدمة لقياس التوقيت ليست سوى عشرة فمتوثانية (100000 مليار من الثانية ، أو 10-15) طويل. وأيضًا ، كل بكسل في "الكاميرا" الحساسة للغاية (المعروفة باسم صفيف الصمام الثنائي أفالانش أحادي البيكسل) المستخدم لصورة تصحيح الأرضية هو في الأساس ساعة توقيت سريعة للغاية تسجل وقت وصول نبض الضوء المنتشر إلى داخل بضع مئات من المليارات من الثانية.

إلى جانب ذلك ، يصل الضوء المنتشر من الكائن موضع الاهتمام إلى المرآة الافتراضية للأرض ، لكن المشكلة تكمن في حقيقة أن الضوء المنتشر من كل كائن آخر في المنطقة المجاورة يفعل الشيء نفسه. وبالتالي ، يصبح من الضروري الفصل بين الاثنين ، "إشارة" الكائن الخفي من ضجيج الخلفية لكل شيء آخر.

إذن كيف يتحقق ذلك؟ حسنًا ، فإن المنطق المطبق هنا هو أن الكائن المخفي الذي يحاول الجهاز اكتشافه هو جهاز متحرك ، بينما الكائنات الأخرى المجاورة ليست كذلك. نظرًا لأن الكائن المتحرك يولد إشارة في المرآة الافتراضية تتغير مع مرور الوقت ، يمكن ترشيحها من إشارة الخلفية الثابتة التي تنتجها الكائنات الثابتة للمحيط.

المرحلة الأخيرة هي قياس توقيت وصول الضوء المتناثر عند نقطة واحدة على المرآة الافتراضية. يتم تسجيل هذا بواسطة بكسل واحد في كاشف. يمكن أن ينتج تأخير زمني مماثل عن الكائنات الموجودة في أي عدد من المواضع المختلفة الموجودة على مسافة مناسبة من المرآة الافتراضية. بينما تحدد بيانات التوقيت من بكسل واحد الكائن فقط إلى نطاق من المواضع ، يختلف النطاق لكل بكسل. ومع ذلك ، اتضح أنه لا يوجد سوى موضع واحد يتم فيه تلبية شرط التوقيت في وقت واحد لجميع وحدات البكسل ، وهذا يسمح بتحديد الكائن بشكل لا لبس فيه من إشارات الخلفية.

انظر الى الفيديو بالاسفل:

والأكثر من ذلك هو أن نظام الكاميرا النموذجي يسمح بوضع موضع الكائن خلف الجدار في نطاق سنتيمتر أو اثنين. أيضًا ، تقوم الكاميرا بإجراء قياسات كل بضع ثوانٍ وبالتالي يمكنها اكتشاف سرعة جسم متحرك. عبر الطريقة السابقة التي تتطلب أوقاتًا طويلة لمعالجة البيانات ، يمكن للطريقة الجديدة تتبع الكائنات المتحركة في الوقت الفعلي.

على الرغم من أنه يقتصر حاليًا على تحديد موقع الأشياء التي يصل طولها إلى 60 سم بعيدًا عن المرآة الافتراضية على الأرض ، إلا أن العلماء متفائلون بتوسيع نطاقها إلى عشرة أمتار تقريبًا ، وكذلك اكتشاف أشكال الأشياء المخفية عن كثب بالإضافة إلى مواقعها. يبدو أن التطبيقات المستقبلية واعدة في مجالات مثل المراقبة أو لأغراض أمنية.

أخبرنا عن آرائك / اقتراحاتك في التعليق أدناه.

عملت لك: Robert Gaines & George Fleming | تريد الاتصال بنا؟

التعليقات على الموقع: