I ricercatori di Stanford e UC San Diego sviluppano una fotocamera 4D che potrebbe migliorare la visione robotica e la realtà aumentata e virtuale

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Un team di ricercatori della Stanford University e della University of California, San Diego sviluppato un nuovo tipo di macchina fotografica con la robotica in mente. Questa nuova fotocamera rimuoverà una sfida chiave che gli ingegneri della robotica affrontano oggi in termini di acquisizione di immagini. Le fotocamere digitali, anche i modelli top di gamma, non sono adatte per catturare l'ampio campo visivo di cui un robot ha bisogno per muoversi in un dato spazio, come in un'automobile che guida da solo.

La rete universitaria (TUN) ha parlato con Donald Dansereau, un postdoctoral fellow a Stanford e primo autore di questo progetto, per ottenere la sua interpretazione della nuova fotocamera proof-of-concept.

Dansereau disegnò paralleli agli occhi degli organismi viventi quando descrisse la telecamera a The University Network (TUN).

"Come l'occhio umano, la fotocamera cattura un'immagine curva per offrire un ampio campo visivo: la sua visualizzazione in 140 è approssimativamente in linea con la visione umana", ha affermato. "Per la percezione della profondità, è più simile all'occhio composto di un insetto, usando molte più piccole visioni del mondo per dare un senso di profondità, forma e effetti di ordine superiore come riflessi e trasparenza. Questo viene fatto con una serie di centinaia di migliaia di piccoli obiettivi, confezionati insieme in modo a nido d'ape, che trasforma la fotocamera in una fotocamera da campo chiaro. "

Una fotocamera da campo chiaro, detta anche "4D", acquisisce un'immagine e informazioni sulla luce che colpisce la fotocamera. Ciò consente all'utente della fotocamera di regolare la messa a fuoco di un'immagine dopo che è stata scattata.

"Avere un ampio campo visivo semplifica molti lavori in robotica e l'acquisizione del campo chiaro semplifica le attività in cui il movimento di scena 3D normalmente complicherebbe la percezione", ha spiegato Dansereau a TUN. "Nel complesso, questa fotocamera è perfetta per i lavori che richiedono una interazione ravvicinata con scene complesse, con tempi ridotti e budget ridotto. Atterraggio di droni, robot di consegna, auto a guida autonoma che sorvegliano pedoni, ciclisti e altre auto vicine, questo tipo di autonomia è molto più semplice con una telecamera con campo di luce ampio FOV. "

Dansereau ritiene che questa fotocamera avrà un impatto sul campo della robotica in futuro. "Negli anni 10-15, sembra possibile che verranno prodotte più fotocamere per i robot che per gli umani, e ha molto senso chiedere" qual è la migliore fotocamera per un determinato robot? ", Ha detto a TUN. "Credo che le telecamere per campo chiaro e altre tecnologie di imaging computazionale ci consentiranno di adattare le telecamere a specifiche applicazioni di robotica, consentendo maggiori livelli di autonomia e affidabilità anche in condizioni difficili".

Gli usi di questa tecnologia, tuttavia, vanno oltre la robotica. Dansereau e il suo team di ricerca vedono una grande fattibilità per le fotocamere 4D nella realtà aumentata e virtuale. "L'ampio campo visivo di questa telecamera e le ricche informazioni sul campo luminoso semplificano il monitoraggio del movimento della telecamera e la segmentazione e il monitoraggio di mani, persone e altri oggetti in movimento nell'ambiente", ha detto Dansereau a TUN. “Nella realtà aumentata, queste sono funzionalità cruciali per abilitare la prossima generazione di interazione in tempo reale che include l'integrazione dei contenuti con l'ambiente dell'utente. Nella realtà virtuale, l'acquisizione del campo luminoso consente all'utente di mettere a fuoco a diverse profondità della scena. Inoltre, cattura foto-realisticamente fenomeni ottici di ordine superiore come specularità e trasparenza. Questo tipo di acquisizione nativa del campo di luce ad ampio FOV ha molto senso per la creazione di contenuti di realtà virtuale cinematografica ".

Il team ha in programma di creare una fotocamera prototipo compatta, che sperano sia sufficientemente piccola e leggera da poter essere testata su un robot. Hanno anche piani per sviluppare una fotocamera da indossare dopo.

La carta completa è disponibile qui.

Il team di ricerca include anche Gordon Wetzstein, assistente professore di ingegneria elettrica a Stanford, Joseph Ford, professore di computer / ingegneria elettrica all'Università della California, San Diego, e Glenn Schuster, ricercatore universitario alla University of California, San Diego.

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