实时3D运动跟踪系统将透明光探测器和先进的神经网络方法结合在一起,创造出一个有朝一日可能取代激光雷达和相机的自动技术系统。该成像系统利用了透明、纳米级、高灵敏度石墨烯光电探测器的优点。

石墨烯光电探测器进行了调整,只吸收了暴露在其中的10%的光,使其几乎透明。因为石墨烯对光非常敏感,这足以产生可以通过计算成像重建的图像。这些光电探测器堆叠在一起,形成了一个紧凑的系统,每一层聚焦于不同的焦平面,从而实现了3D成像。

该团队还研究了实时运动跟踪,这对自主机器人的广泛应用至关重要。为了做到这一点,他们需要一种方法来确定被跟踪对象的位置和方向。典型的方法包括激光雷达系统和光场摄像机,这两者都有很大的局限性。其他人则使用超材料或多台摄像机。硬件本身不足以产生预期的结果。

该团队建立了一个光学设置并使能神经网络来破译位置信息。神经网络接受培训以搜索整个场景中的特定对象,然后仅关注感兴趣的对象;例如,交通的行人或在高速公路上移动到你的车道上的物体。该技术尤其适用于稳定的系统,例如自动制造,或者在医学界投影3D的人体结构。

该团队开发的算法类型不同于用于x射线和MRI等长期存在的成像技术的传统信号处理算法。研究小组用两个4×4(16像素)石墨烯光电探测器阵列成功地跟踪了一束光和一只真正的瓢虫。他们还证明了他们的技术是可扩展的:对于一些实际应用程序,只需4000个像素,对于更多的应用程序,只需400×600-pixel数组。

该技术可以用于其他材料。石墨烯的另外一个优点是它不需要人工照明,而且它对环境友好。大规模生产需要新的制造业基础设施。

欲了解更多信息,请联系Nicole Casal Moore此电子邮件地址正在受到垃圾邮件程序的保护。您需要启用JavaScript来查看它。


运动设计杂志

本文首次发表于《华尔街日报》2021年6月号运动设计杂志。

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