Технологии Профессор из университета Карнеги Меллона (Carnegie Mellon) и команда исследователей разработали прототип системы фар, которая поможет водителям благополучно доехать до дому в ливень или метель, когда видимость под угрозой. В условиях низкой освещенности, водители полагаются в основном на фары, чтобы видеть дорогу, но те же фары снижают видимость, когда свет отражается от осадков по направлению к водителю. Прототип "умных фар" работает таким образом, что свет помогает, а не препятствует водителю.
В сложных погодных условиях, дождевые капли и снежинки выглядят на свету как яркие мерцающие полосы. Университетская команда стремилась создать такие условия, при которых этого отвлекающего света не было бы.
Профессор информатики Шриниваса Нарасимхан (Srinivasa Narasimhan), чьи исследования посвящены компьютерной графике, вместе с командой ученых задались целью выяснить, смогут ли они направить поток света между каплями. Их ответом стала система совмещенных изображений и подсветки - камера, проектор и светоделитель. Идея разработки заключается в интеграции изображений и обработке блока источником света. Светоделитель (50/50) оптически позволяет совмещенной камере и проектору устранить необходимость стереореконструкции, сокращая вычисления и повышая быстродействие системы.
Камера отображает осадки в верхней части поля зрения. Процессор может определить направление капель и посылать сигнал на фары, которые делают свои коррективы и реагируют на то, чтобы рассеять частицы света. Все действие, начиная с захвата реакции, занимает около 13 мс. (Система работает на частоте 120 Гц. Время экспозиции камеры - 5 мс).
Одной из главных проблем в разработке ученых было выяснение того, насколько быстрой должна быть система, чтобы быть действительно эффективной в автомобиле. Компьютерное моделирование показывает, что в операционной системе около 1000 Гц с общей задержкой системы в 1,5 мс и временем экспозиции в 1 мс можно достичь 96,8 процента точности при пропускной способности света в 90 процентов во время сильного ливня (25 мм / ч) на автомобиле, двигающемся со скоростью в 30 км / час.
Рабочий диапазон системы составляет около 13 футов (около четырех метров) в передней части фары. "В отличие от последних методов компьютерного зрения, которое предоставляет цифровое удаление полос дождя и снега из изображения, мы представляем систему, которая будет непосредственно улучшать водителям видимость, управляя освещением в ответ на обнаруженные осадки. Движение осадков отслеживается и вокруг частиц с помощью быстрого динамического контроля освещается только пространство", - говорится в исследовании.
Команда использовала физико-симулятор для оценки того, как их система будет работать в различных погодных условиях. Их результаты моделирования показывают, что можно поддерживать пропускную способность света значительно выше 90 процентов для различных типов осадков и интенсивности. Затем они продемонстрировали доказательства верности концепции прототипа операционной системы на 120 Гц, проведя эксперименты в лаборатории.
Оборудование, используемое в прототипе, состоит из камеры с интерфейсом Gigabit Ethernet (Point Grey, Flea3), DLP-проектора (Viewsonic, PJD62531) и настольного компьютера с архитектурой Intel (Intel i7 четырехъядерные процессоры).
Следующими шагами ученых станет создание более быстрой и компактной системы, чтобы можно было проверить ее на подвижной платформе. По их словам, исследования технологии могут занять от трех до четырех лет, а на "коммерциализацию ее как продукта уйдет еще несколько лет".
Кроме того, так как прототип был построен при помощи готовых компонентов, скорость передачи данных медленнее, чем если бы компоненты были более тесно интегрированы. Разработка специализированных аппаратных средств, которые будут более тесно интегрировать камеру и проектор с блоком обработки, привнесет улучшения. Также, по мнению исследователей, необходимы более сложные алгоритмы для увеличения скорости системы, учитывая такие факторы, как движение транспортного средства и турбулентность.
