Nan yon etid resan, chèchè ki soti nan Lachin te devlope yon chip-sistèm LiDAR ki imite foveation je imen an lè yo konsantre dinamikman deteksyon segondè-rezolisyon yo sou rejyon enterè yo (ROI) pandan y ap kenbe yon konsyans laj nan tout jaden an de vi.
Etid la pibliye nan jounal laKominikasyon Lanati.
Sistèm LiDAR pouvwa vizyon machin nan pwòp tèt ou-kondwi machin, dron, ak robo lè yo tire reyon lazè pou kat sèn 3D ak presizyon milimèt. Je a chaje detèktè ki pi dans li yo nan fovea (tach vizyon santral byen file) epi li deplase gade nan sa ki enpòtan. Kontrèman, pifò LiDAR yo sèvi ak travès paralèl rijid oswa analiz ki gaye rezolisyon inifòm (souvan koryas) toupatou. Ranfòse detay vle di ajoute plis chanèl inifòm, sa ki fè eksplozyon pri, pouvwa, ak konpleksite.
Konsepsyon ekip la reyalize "pi lwen pase-retinal" rezolisyon angilè 0.012 degre nan ROI-de fwa pi byen file pase limit apwoksimatif 0.017 degre je a. Sa vle di sistèm nan ka distenge pwen ki separe pa ang ki pi piti yo, tankou chwazi bon detay sou yon siy wout byen lwen. Li realocate chanèl deteksyon paralèl sou demann, pou evite eskalasyon fòs -brut ki koute chè.
Phys.org te pale ak ko-otè etid la, Ruixuan Chen ak Xingjun Wang, ki soti nan Lekòl Elektwonik Peking University.
"Motivasyon an soti nan yon dezekilib pratik ant byolojik ak machin pèsepsyon," chèchè yo eksplike. "Je imen an reyalize gwo akwite ak efikasite enèji nan re-afèkte atansyon-kenbe yon konsyans laj pandan y ap konsantre resous sou sa ki enpòtan. Kontrèman, rezolisyon LiDAR se souvan pouswiv pa 'plis chanèl toupatou,' ki byen vit vin chè ak pouvwa -grangou."
Pwoblèm nan dekale
Sistèm vizyon machin yo te elaji pi lwen pase kamera tradisyonèl yo genyen ladan li detèktè LiDAR, ki pèmèt mezi distans egzak ak pèsepsyon 3D anviwònman an. Kontrèman ak kamera pasif, sepandan, LiDAR mande pyès ki nan konpitè emisyon ak resepsyon pou chak pixel, limit rezolisyon possible.
Apwòch aktyèl yo pou amelyore rezolisyon LiDAR fè fas a yon gwo pwoblèm. Duplikasyon chanèl bay pwogrè rezolisyon lineyè men deklanche eksplozyon superlineyè nan konpleksite, pouvwa, ak pri.
"Premyèman, rezolisyon se byen makonnen ak konte chanèl pyès ki nan konpitè ak mekanik eskanè. Dezyèmman, LiDAR se yon Capteur aktif: chak pixel efektivman koute tou de transmèt ak resevwa resous, "chèchè yo eksplike. "Sa fè adaptasyon konsantre fondamantalman pi difisil pase nan imaj pasif, paske ou dwe jere pouvwa optik, sansiblite reseptè, ak bandwidth nimerik pandan w ap rankontre je -kontrent sekirite."
Pou frekans aderan-modile vag kontinyèl LiDAR, defi sa a se patikilyèman egi. Chak chanèl aderan mande pou kontwòl frekans ki estab, pyès ki nan konpitè resepsyon sofistike, ak kalibrasyon sere. Sa fè repetisyon masiv chanèl pi difisil pou jistifye ekonomikman.
Yon solisyon biomimetik
Solisyon chèchè yo konbine de teknoloji kle. Men sa yo enkli yon lazè ekstèn-kavite (ECL) ajil ak yon seri akor ki gen plis pase 100 nm, ak peny frekans elektwo-optik rekonfigurab ki bati sou platfòm mens-lityòm niobat (TFLN).
ECL a bay siyal chirp FMCW ki gen bon jan kalite-pou yon seri koyeran epi li aji kòm yon mekanis dirije longèdonn-gwo bout bwa ki kontwole-. Lè yo ajiste longèdonn sant lan, sistèm lan ka rapidman redireksyon direksyon gade li nan yon lajè chan de vi.
Lè sa a, peny elektwo-optik la jenere plizyè transpòtè paralèl FMCW apati menm sous lazè chirped la. Esansyèlman, ajiste kondisyon kondwi frekans radyo yo chanje espas peny.
"Sa a se sa ki pèmèt 'zoom'-nou ka ogmante dansite pwen nan yon rejyon chwazi (pi rafine echantiyon) oswa detann li (pi gwo echantiyon) san yo pa chanje optik yo oswa ajoute chanèl," chèchè yo te ajoute.
Sistèm nan itilize sa chèchè yo rele "mikro-paralelis." Sa vle di lè l sèvi avèk yon kantite modere nan chanèl fizik reyalize ekivalan a nan plis liy optik atravè repozisyon dinamik.
Validasyon eksperimantal
Ekip la demontre kapasite sistèm nan atravè twa senaryo eksperimantal, reyalize rezolisyon angilè 0.012 degre nan rejyon konsantre-depase limit nominal retin imen an.
Nan imaj estatik sèn, sistèm nan te kaptire yon anviwònman wout simulation nan rezolisyon 54 pa 71 piksèl pou analiz plen -de-piksèl ak 17 pa 71 piksèl pou analiz lokalman konsantre. Sa yo analiz konsantre kat fwa dansite vètikal detay, revele obstak ki te deja envizib, ak 90% nan pwen egzak a mwens pase 1.3 cm.
Chèchè yo te demontre tou liDAR-fizyon kamera, ki te kreye nwaj pwen koulè ki konbine jeyometri egzak 3D ak done aparans RGB. Lè n konpare estanda ak analiz konsantre, aliyman istogram koulè amelyore apeprè 10%, sa ki endike pi bon korespondans ant pwen 3D ak piksèl imaj.
"Nan fusion LiDAR ak yon kamera, nou jenere nwaj pwen koulè ak anrichi reprezantasyon sèn nan, ki amelyore entèpretasyon ak sipòte travay pèsepsyon en ki depann sou teksti ak siyal semantik," chèchè yo eksplike.
Petèt sa ki pi enpresyonan, ekip la te kaptire an tan reyèl -4D-plis imaj-yon lanse baskètbòl kote chak pwen te montre pozisyon, vitès vire, reflektivite sifas, ak koulè ansanm. Nan 8 Hz atravè yon lajè chan de vi, sa a revele modèl mouvman envizib nan estanda 3D LiDAR.
Travay eksperimantal la te revele konpwomi enpòtan nan nivo sistèm-ki enfòme chemen devlopman nan lavni.
"Sa ki pi klè se tansyon ki genyen ant rezolisyon angilè ak chak -chaj pou chak chanèl mezi," chèchè yo te note. "Nan lekti paralèl aderan nou an, chak chanèl dwe okipe pwòp li yo ki pa -sipèpoze bann elektrik. Lè nou redwi pousantaj repetisyon an, nou ka tout bon pouse echantiyon angilè a pi rafine, men eksperyans lan montre ke sa a tou konprese lajè lekti pou chak -chanèl."
Ekip la te idantifye plizyè direksyon priyorite pou avanse teknoloji a nan direksyon deplwaman pratik. Men sa yo enkli pi fon entegrasyon monolitik sou platfòm TFLN, devlopman sous ultra-wideband pou amelyore rezolisyon ranje, ak aplikasyon règleman fèmen-bouk atansyon pou pèsepsyon evènman-kondwi.
Eksperyans aktyèl lè l sèvi avèk lyen fib prezante enstabilite polarizasyon ki limite kapasite klasifikasyon materyèl.
"Sepandan, nou anvizaje ke entegrasyon monolitik pral fondamantalman rezoud pwoblèm sa a," chèchè yo te di. "Lè nou chanje soti nan chemen fib ki enstab pou ale nan limit sou-chip gid ond, nou ka reyalize rekiperasyon polarizasyon ki estab."
Sistèm LiDAR byonik la ofri aplikasyon potansyèl ki kouvri machin otonòm, dron ayeryen ak maren, robotik, ak sistèm vizyon neromòfik. Dapre chèchè yo, pi lwen pase LiDAR, peny reconfigurable pèmèt analiz espèk rapid pou kominikasyon optik, tomografi koerans, deteksyon konpresiv, ak metroloji presizyon.
