Los ingenieros de la Universidad de Stanford y la Universidad de California en San Diego han desarrollado una cámara que genera imágenes en cuatro dimensiones y puede capturar 138 grados de información. La nueva cámara, la primera lente única, amplio campo de visión, Cámara de campo de luz:podría generar imágenes ricas en información y fotogramas de video que permitirán a los robots navegar mejor por el mundo y comprender ciertos aspectos de su entorno. como la distancia del objeto y la textura de la superficie.

Los investigadores también ven que esta tecnología se utiliza en vehículos autónomos y tecnologías de realidad virtual y aumentada. Los investigadores presentaron su nueva tecnología en la conferencia de visión por computadora CVPR 2017 en julio.

"Queremos considerar cuál sería la cámara adecuada para un robot que conduce o entrega paquetes por aire. Somos excelentes para hacer cámaras para humanos, pero ¿los robots necesitan ver la forma en que lo hacen los humanos? Probablemente no, "dijo Donald Dansereau, becario postdoctoral en ingeniería eléctrica en Stanford y el primer autor del artículo.

El proyecto es una colaboración entre los laboratorios de los profesores de ingeniería eléctrica Gordon Wetzstein en Stanford y Joseph Ford en UC San Diego.

Los investigadores de UC San Diego diseñaron una lente esférica que proporciona a la cámara un campo de visión extremadamente amplio, abarcando casi un tercio del círculo alrededor de la cámara. El grupo de Ford había desarrollado previamente las lentes esféricas bajo el programa DARPA "SCENICC" (Soldier CENtric Imaging with Computational Cameras) para construir una cámara de video compacta que captura imágenes de 360 ​​grados en alta resolución. con 125 megapíxeles en cada cuadro de video. En ese proyecto, la cámara de video usó haces de fibra óptica para acoplar las imágenes esféricas a planos focales planos convencionales, proporcionando un alto rendimiento pero a un alto costo.

La nueva cámara utiliza una versión de las lentes esféricas que elimina los haces de fibras mediante una combinación de lentes y procesamiento de señales digitales. La combinación del diseño óptico y la experiencia en hardware de integración de sistemas del laboratorio de Ford y el procesamiento de señales y la experiencia algorítmica del laboratorio de Wetzstein dio como resultado una solución digital que no solo conduce a la creación de estas imágenes extraanchas, sino que las mejora.

La nueva cámara también se basa en una tecnología desarrollada en Stanford llamada fotografía de campo de luz, que es lo que agrega una cuarta dimensión a esta cámara:captura la dirección de dos ejes de la luz que incide en la lente y combina esa información con la imagen 2-D. Otra característica notable de la fotografía de campo de luz es que permite a los usuarios volver a enfocar las imágenes después de haberlas tomado porque las imágenes incluyen información sobre la posición y la dirección de la luz. Los robots podrían usar esta tecnología para ver a través de la lluvia y otras cosas que podrían oscurecer su visión.

"Una de las cosas que te das cuenta cuando trabajas con una cámara omnidireccional es que es imposible enfocar en todas las direcciones a la vez; siempre hay algo cerca de la cámara, mientras otras cosas quedan lejos, ", Dijo Ford." Las imágenes de campo de luz permiten reenfocar el video capturado durante la reproducción, así como el mapeo de profundidad de apertura única de la escena. Estas capacidades abren todo tipo de aplicaciones en realidad virtual y robótica ".

"Podría permitir que varios tipos de tecnología de inteligencia artificial comprendan qué tan lejos están los objetos, si se están moviendo y de qué están hechos, ", Dijo Wetzstein." Este sistema podría ser útil en cualquier situación en la que tenga un espacio limitado y desee que la computadora comprenda todo el mundo que lo rodea ".

Y aunque esta cámara puede funcionar como una cámara convencional a grandes distancias, también está diseñado para mejorar las imágenes de primeros planos. Los ejemplos en los que sería particularmente útil incluyen robots que tienen que navegar por áreas pequeñas, aterrizaje de drones y coches autónomos. Como parte de un sistema de realidad virtual o aumentada, su información de profundidad podría resultar en representaciones más fluidas de escenas reales y apoyar una mejor integración entre esas escenas y componentes virtuales.

La cámara se encuentra actualmente en la etapa de prueba de concepto y el equipo planea crear un prototipo compacto para probarlo en un robot.