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Les chercheurs voient autour des coins pour détecter les formes d'objets

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Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l'Université Carnegie Mellon a démontré des techniques d'utilisation de la lumière dispersée pour voir les angles, leur permettant de reconstruire les images en détail. À gauche, une image reconstituée d'un quartier américain numérisé à l'aide de méthodes sans visibilité directe, par rapport au trimestre de droite numérisée à l'aide de méthodes standard. Crédit: Université Carnegie Mellon

Des chercheurs en vision par ordinateur ont démontré qu'ils pouvaient utiliser des sources de lumière et des capteurs spéciaux pour voir autour des angles ou à travers des filtres épais, ce qui leur permettait de reconstruire les formes d'objets invisibles.

Les chercheurs de l’Université Carnegie Mellon, de l’Université de Toronto et du University College London ont déclaré ce qui suit: technique leur permet de reconstruire des images très détaillées, y compris le relief du profil de George Washington sur un quartier américain.

Ioannis Gkioulekas, professeur adjoint à l'Institut de robotique de Carnegie Mellon, a déclaré que c'était la première fois que des chercheurs étaient capables de calculer des formes à l'échelle millimétrique et micrométrique d'objets incurvés, fournissant ainsi un nouveau composant important à une série plus étendue d'objets non courbes. -Sight (NLOS) techniques d'imagerie en cours de développement par des chercheurs en vision par ordinateur.

"Il est excitant de voir la qualité des reconstructions d'objets cachés se rapprocher des images que nous avons l'habitude de voir pour des objets se trouvant dans la ligne de mire", a déclaré Srinivasa Narasimhan, professeur à l'Institut de robotique. "Jusqu'à présent, nous ne pouvons atteindre ce niveau de détail que pour des zones relativement petites, mais cette capacité viendra compléter d'autres techniques NLOS."

Ce travail a été soutenu par le programme REVEAL de l'Agence pour les projets de recherche avancée pour la défense, qui développe des capacités NLOS. La recherche sera présentée aujourd'hui à la Conférence sur la vision par ordinateur et la reconnaissance des formes (CVPR2019) de 2019 à Long Beach, en Californie, où elle a reçu le prix du meilleur article.

"Ce document fait des progrès significatifs dans la reconstruction hors de la ligne de mire – en substance, la capacité de voir dans les coins", indique la citation du prix. "C’est à la fois un beau papier et une source d’inspiration. Il continue de repousser les limites de ce qui est possible en vision par ordinateur."

La majorité de ce que les gens voient – et ce que les caméras détectent – provient de la lumière qui se reflète sur un objet et rebondit directement sur l'œil ou l'objectif. Mais la lumière se reflète également sur les objets dans d'autres directions, rebondissant sur les murs et les objets. Une petite partie de cette lumière dispersée peut atteindre l’œil ou le cristallin, mais elle est évacuée par des sources lumineuses plus directes et plus puissantes. Les techniques NLOS tentent d'extraire des informations de la lumière dispersée – d'origine naturelle ou autre – et produisent des images de scènes, d'objets ou de parties d'objets non visibles autrement.

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Une équipe de recherche dirigée par des scientifiques de l'Université Carnegie Mellon a démontré une technique d'utilisation de la lumière diffusée pour détecter la forme d'objets non visibles dans le champ de vision. Voici deux objets courants tels qu’ils apparaissent dans des conditions standard, ainsi que des images reconstruites de ces objets. Crédit: Université Carnegie Mellon

"D'autres chercheurs du NLOS ont déjà présenté des systèmes d'imagerie NLOS capables de comprendre des scènes de la taille d'une pièce, voire d'extraire des informations en n'utilisant que la lumière naturelle", a déclaré Gkioulekas. "Nous faisons quelque chose de complémentaire à ces approches: permettre aux systèmes NLOS de capturer des détails fins sur une petite zone."

Dans ce cas, les chercheurs ont utilisé un laser ultrarapide pour faire rebondir la lumière d’un mur afin d’éclairer un objet caché. En connaissant les impulsions lumineuses déclenchées par le laser, les chercheurs ont pu calculer le temps de réflexion de la lumière sur l'objet, rebondir sur le mur lors de son retour et atteindre un capteur.

"Cette technique de temps de vol est similaire à celle des lidars souvent utilisés par les voitures autonomes pour créer une carte en 3D de l'environnement de la voiture", a déclaré Shumian Xin, Ph.D. étudiant en robotique.

Les tentatives précédentes d'utilisation de ces calculs de temps de vol pour reconstruire une image de l'objet dépendaient de la luminosité des réflexions de celui-ci. Mais dans cette étude, Gkioulekas a déclaré que les chercheurs avaient développé une nouvelle méthode basée uniquement sur la géométrie de la objet, ce qui leur a permis de créer un algorithme pour mesurer sa courbure.

Les chercheurs ont utilisé un système d'imagerie qui est en réalité un lidar capable de détecter des particules uniques de lumière tester la technique sur des objets tels qu'un pichet en plastique, un bol en verre, un bol en plastique et un roulement à billes. Ils ont également combiné cette technique à une méthode d'imagerie appelée tomographie par cohérence optique pour reconstruire les images des quartiers américains.

En plus de voir dans les coins, la technique s’est révélée efficace pour percer les filtres diffusants, tels que le papier épais.

Jusqu'à présent, la technique n'a été démontrée que sur de courtes distances, un mètre au plus. Mais les chercheurs spéculent que leur technique, basée sur des mesures géométriques d'objets, pourrait être combinée avec d'autres approches complémentaires pour améliorer l'imagerie NLOS. Il pourrait également être utilisé dans d'autres applications, telles que l'imagerie sismique et l'imagerie acoustique et ultrasonore.

Outre Narasimhan, Gkioulekas et Xin, l'équipe de recherche comprenait Aswin Sankaranarayanan, professeur adjoint au département de génie électrique et informatique de la CMU; Sotiris Nousias, doctorant en physique médicale et bio-ingénierie à l'University College London; et Kiriakos N. Kutulakos, professeur d'informatique à l'Université de Toronto.


Technique pour voir des objets cachés dans les coins


Fourni par
L'université de Carnegie Mellon

Citation:
                                                 Les chercheurs voient autour des coins pour détecter les formes d'objets (19 juin 1919)
                                                 récupéré le 19 juin 2019
                                                 sur https://techxplore.com/news/2019-06-corners.html

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