Jihokorejští vědci vyvinuli miniaturní LIDAR nové generace, který rozděluje laserový paprsek na 10 tisíc bodů pokrývajících bezprecedentní zorné pole 180 stupňů. Největší přidanou hodnotou proti stávajícím LIDARům je schopnost získat trojrozměrný obraz scény v celé zorné polokouli v rámci jednoho jediného záběru, informuje web New Atlas.
Autonomní automobily musejí být schopné vnímat svět kolem sebe s neuvěřitelnou přesností, pokud mají být v běžných podmínkách bezpečné. U lidí a zvířat vyžaduje pohyb a orientace v prostoru řadu různých smyslů a zcela mimořádné zpracování dat v reálném čase. Totéž platí i pro moderní technologie, používané například v robotech či samořídících automobilech.
Evoluce LIDARu
LiDAR – zkratka pro Light Detection and Ranging – existuje již od 60. let minulého století. V současné době se jedná o zavedenou technologii pro zjišťování vzdálenosti, která je obzvláště užitečná při vytváření 3D reprezentace daného prostoru.
Funguje podobně jako sonar či radar, ale místo zvukových či rádiových pulzů LIDARy vysílají krátké pulzy laserového světla. Poté měří světlo, jež se odrazí nebo zpětně rozptýlí, když tyto pulzy dopadnou na nějaký objekt. Doba mezi počátečním a zpětným světelným impulsem vynásobená rychlostí světla a vydělená dvěma udává vzdálenost mezi LIDARem a daným bodem v prostoru.
Pokud opakovaně změříte v průběhu času několik bodů, získáte 3D model prostoru s informacemi o vzdálenosti, tvaru a relativní rychlosti. Ten lze použít společně s informacemi přicházejícími z kamer, ultrazvukových senzorů a dalších systémů k doplnění znalostí autonomního systému o okolním prostředí.
Jihokorejský pokrok
Podle odborníků z Pohang University of Science and Technology (POSTECH) v Jižní Koreji je jedním z klíčových problémů stávající technologie její zorné pole. Pokud chcete z jednoho bodu získat obraz širší oblasti, pak jediným způsobem, jak toho dosáhnout, je mechanicky otáčet LIDARem nebo zrcadlem, které směruje paprsek.
Takové zařízení musí být relativně objemné, výrazně náročnější na energii a křehké. Kvůli rotujícím komponentám má tendenci se poměrně rychle opotřebovávat a rychlost otáčení omezuje četnost měření jednotlivých bodů, což snižuje frekvenci získávání 3D dat.
Vědecký tým se rozhodl postavit co nejmenší systém hloubkového snímání s co nejširším zorným polem a využít při tom mimořádných schopností metapovrchů ohýbat světlo. Tyto dvourozměrné nanostruktury o šířce jedné tisíciny lidského vlasu si můžete představit jako extrémně ploché čočky sestavené z polí drobných a přesně tvarovaných prvků.
Celá scéna jedním záběrem
Světlo se při průchodu metapovrchem rozdělí do několika směrů, přičemž při správné konstrukci lze části tohoto světla rozptýlit pod úhlem téměř 90 stupňů. Vědci navrhli a sestrojili zařízení, které vysílá laserové světlo přes čočku vyladěnou tak, aby ho rozdělila na přibližně 10 tisíc bodů pokrývajících zorné pole v úhlu 180 stupňů.
Zařízení pak interpretuje odražené nebo zpětně rozptýlené světlo prostřednictvím kamery a poskytuje přesné měření vzdálenosti.
„Dokázali jsme, že můžeme kontrolovat šíření světla ve všech úhlech tím, že jsme vyvinuli pokročilejší technologii, než používají běžná zařízení s metapovrchem,“ uvedl Junsuk Rho, spoluautor studie publikované v odborném časopise Nature Communications. „Jde o originální technologii, která umožní vytvořit ultra malou a celoprostorovou platformu 3D zobrazovacího senzoru.“
Zásadní výhodou mají být zejména malé rozměry a skutečnost, že metaplochy lze snadno a levně vyrábět ve velkém měřítku. Vědci vidí v těchto zařízeních obrovský potenciál – uplatnění najdou například v mobilních telefonech, robotice, autonomních automobilech a v brýlích pro virtuální či rozšířenou realitu.
