Камера и простой алгоритм позволят видеть сквозь стены

Светлана Белякова – 24 января 2019

Обычная цифровая камера может запечатлеть объекты за пределами прямой видимости без зеркал и дорогостоящего, сложного оборудования.

Что если бы ваш автомобиль обладал технологией, которая замечала объекты вне поля вашего зрения и предупреждала о них? Эта способность видеть вещи за пределами прямой видимости звучит как научная фантастика, но в последнее десятилетие исследователи добились больших успехов, чтобы воплотить в реальность то, что называется «смотреть сквозь стены».

До сих пор ученые при разработке подобных технологий использовали дорогое и стационарное оборудование. Но Вивек Гоял и команда исследователей из Бостонского университета разработали систему, которая, используя компьютерный алгоритм и простую цифровую камеру, может дать нам более доступный и динамичный взгляд на то, что находится за углом.

В статье, опубликованной в Nature, Гойал и группа исследователей сообщили, что могут вычислить и реконструировать сценарий за углом, получая информацию с цифровой фотографии полутени, отбрасываемой непрозрачным объектом.

Гойал объясняет, что на матовой стене свет рассеивается одинаково, а не концентрируется или отражается в одном направлении, как зеркало. Обычно это не дает достаточно организованной информации для компьютерной программы, чтобы перевести то, что происходит за углом. Но команда Гояла обнаружила, что, когда за углом находится известный твердый объект, частично загороженная сцена создает размытую полутень. Объект может быть чем угодно, главное, чтобы не прозрачным. Исследователи решили использовать обычный стул – для человека полутень от него, возможно, не очень понятна, но для компьютерной программы это очень информативно.
Введя размеры и расположение объекта, команда обнаружила, что их компьютерная программа может организовать рассеивание света и определить, как выглядит исходная сцена – по цифровой фотографии размытой тени на стене.

Фото: Goyal lab at Boston University

Можно ли, например, реконструировать образ человека, стоящего за углом, используя их подход? Гоял говорит, что нет никакого концептуального барьера, но они еще не пробовали это.
Самым сильным ограничением является контраст между полутенью и окружающей средой. Когда команда повысила уровень окружающего освещения в лаборатории, они заметили, что полутень становится труднее увидеть, и способность системы восстанавливать закулисную сцену постепенно ухудшается.

«Я полагаю, что в будущем может появиться какой-то гибридный метод, при котором система сможет находить непрозрачные объекты переднего плана и учитывать это при вычислительной реконструкции сцены», – говорит Вивек Гоял.