据说这款新型测距传感器将改变无人驾驶的未来

时间:2016-03-31 18:08:06 来源:雷锋网 有0人参与

更多

XBOX老玩家肯定都对Kinect非常的熟悉,这种3D体感摄影机让人与游戏机的互动更加贴近,而Kinect这种拥有动作捕捉技术的设备也受到了机器人研究、自动驾驶等人工智能领域的重视,因为这个现成的、廉价的传感器设备能帮助他们快速、低成本地对机器人的原型进行制作及测试,从而以简单的方式让机器人对所处环境进行分析。

不过Kinect也有它的缺陷,该设备的主要传感方式是使用红外光系统来捕捉外部物体图像和测距,这种方式非常不稳定,因为很容易受到外界红外光的干扰,阳光、火焰、热源等都可能让Kinect抓瞎,所以说,Kinect对外界的光纤要求非常高,在室内使用尚可接受,如果想在室外使用还远远达不到标准。

不过这种情况马上就得以解决了,麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)宣布,将在今年五月的国际机器人与自动化会议(International Conference on Robotics and Automation)上展示他们新的研究成果——10美元成本的红外感应系统,该系统搭配手机使用,既可以室内与室外兼顾使用,还大大解决了红外光干扰的问题。

  根据麻省理工电气工程和计算机科学教授Li-Shiuan Peh的介绍,目前红外测距传感器有好几个品种,但它们的原理都是先发射激光刀环境中,并利用测量反射光来完成任务,但是阳光或人造光源等红外光线会在一定程度上淹没反射信号,似的测量结果毫无意义。如果想避免这些外部红外光的干扰,还有一种方法就是,使用市面上能够发射高能红外脉冲的商业户外测距仪,不过,这种测距仪为了减小对眼睛的伤害,发出的红外脉冲都非常短,而检测短暂的脉冲反射需要技术成本非常高,直接导致系统费用十分昂贵,动辄几千甚至上万美元,性价比不高。

而MIT研究出了一种新型的解决方案,他们在测量时,用机器定时多次发射低能脉冲,并捕捉四帧图像,其中两个记录激光信号反射,另外两个记录环境红外光,然后用激光反射信号的记录结果减去环境背景光的记录结果,从而计算出最终的距离。

  在目前MIT的这套系统的原型中,MIT研究人员用到了带有30fps的摄像头的智能手机,每帧延迟约1/8秒,此外,MIT还为这套系统设定了最高精度,即为240fps的摄像头可实现1/60秒延时。MIT将这套系统的测量方法称为“主动式三角测量技术”,其原理为安装在系统原型手机底部的激光发射器向一个单一平面发射激光,反射光的角度正好可以落在相机的二维传感器上完成测量。
  CSAIL的研究人员表示,目前该原型经过测试,在3-4米的范围内,设备的精度可以达到毫米级,但是在距离5米左右的时候,精度误差则减到了6厘米。不过MIT的研究团队表示,他们已经在一辆由新加坡MIT研究与技术联盟开发的高尔夫囚车上安装了该系统,经过试验,在15km/h的车速下进行测量的精度是足够用的。
  CSAIL的研究院表示,未来相机技术的不断进步也将对系统提高精度有很大的帮助,只是目前大多数手机摄像头都使用滚动式快门,这也就意味着,相机只有当读取完所有的测量数据之后才会开始下一次测量,这种持续的读取过程将用时大约1/30秒,在这其间其实还可以测量很多次,因此在MIT的这个系统的原型中,发射的脉冲必须要有足够长的时间才行,在未来,如果智能手机的快门配备了更优秀的解决方案,那么该系统也就能发射更短的光脉冲,测量的有效范围也会得到相应的增加。
  MIT的研究团队表示,在技术成熟之后,这种新型廉价的红外传感系统将会应用到无人驾驶汽车、机器人、快递无人机等领域,使得这些领域在传感器上投入的成本大大降低。
  具体的细节还得等五月召开的国际机器人与自动化会议上才能揭晓,让我们拭目以待。