英國(guó)研究人員利用激光雷達(dá)(LiDAR)創(chuàng)建物體的高清全息圖像，并將其投射入駕駛員的眼睛。
據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，英國(guó)研究人員面向汽車應(yīng)用開發(fā)出首個(gè)基于激光雷達(dá)(LiDAR)的3D全息抬頭顯示器。通過對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的原型版本進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果表明：它可以通過“透視”物體來警告潛在的危險(xiǎn)，而不會(huì)分散駕駛員的注意力，從而可以提升道路安全性。
這項(xiàng)技術(shù)由劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)和倫敦大學(xué)學(xué)院的研究人員共同開發(fā)，使用激光雷達(dá)衍生的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建道路物體的超高清全息圖像。這些圖像被直接投射入駕駛員的眼睛，而不是像大多數(shù)的汽車抬頭顯示器利用二維擋風(fēng)玻璃進(jìn)行投影。
雖然這項(xiàng)技術(shù)尚未在汽車上進(jìn)行測(cè)試，但是根據(jù)倫敦市中心一條繁忙街道收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行的早期測(cè)試顯示，3D全息圖像會(huì)根據(jù)其實(shí)際位置出現(xiàn)在駕駛員的視野中，形成增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)效果。
這在諸如路標(biāo)之類的物體被大樹或卡車遮擋的情況下尤其有用，例如允許駕駛員“透視”視覺障礙物。該項(xiàng)結(jié)果發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)(Optics Express)》上。
劍橋大學(xué)工程系博士研究生Jana Skirnewskaja說道：“抬頭顯示器正被整合到聯(lián)網(wǎng)車輛中，通常會(huì)將車速或燃油油位等信息直接投射到駕駛員面前的擋風(fēng)玻璃上，駕駛員必須保持警惕。不過，我們想更進(jìn)一步，將中的真實(shí)對(duì)象表示為全景3D投影。”
Skirnewskaja和她的同事使用激光雷達(dá)(LiDAR)掃描了倫敦市中心UCL校園的一條繁忙街道——Malet Street。合著者Phil Wilkes是一位使用激光雷達(dá)掃描熱帶森林的地理學(xué)家，他通過激光雷達(dá)技術(shù)掃描整條街道，然后將激光雷達(dá)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為點(diǎn)云數(shù)據(jù)，建立三維模型。
Wilkes介紹說：“通過這種方式，我們可以將掃描結(jié)果拼接在一起，構(gòu)建一個(gè)完整的場(chǎng)景，不僅可以捕捉到樹木，還可以捕捉到汽車、卡車、人、標(biāo)志，以及你在典型城市街道上看到的一切。雖然我們捕捉的數(shù)據(jù)來自一個(gè)固定的平臺(tái)，但它類似于下一代自動(dòng)駕駛或半自動(dòng)駕駛汽車中的傳感器。”
激光雷達(dá)掃描平臺(tái)(采用1550nm激光器)
3D全息圖像轉(zhuǎn)換
當(dāng)Malet Street街道的3D模型完成后，研究人員將街道上的各種物體轉(zhuǎn)換成全息投影。采用分離算法對(duì)點(diǎn)云形式的激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、識(shí)別和提取目標(biāo)。
Malet Street街道的3D模型建立
然后另一種算法將目標(biāo)物體轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)生成的衍射圖案。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)通過光學(xué)裝置處理，以將3D全息對(duì)象投射到駕駛員的視野之中。
激光雷達(dá)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D全息投影
借助先進(jìn)的算法，該光學(xué)裝置能夠投影多層全息圖。全息投影能夠以不同的尺寸出現(xiàn)，并與街道上被描繪的真實(shí)物體的位置對(duì)齊。例如，一個(gè)隱藏的街道標(biāo)志會(huì)以全息投影的形式出現(xiàn)，相對(duì)于障礙物后面的實(shí)際位置，起到警報(bào)機(jī)制的作用。
全息圖像生成
展望未來，研究人員希望通過個(gè)性化抬頭顯示器的布局來完善他們的系統(tǒng)，并創(chuàng)造了一種能夠投射多層不同物體的算法。這些分層的全息圖可以在駕駛員的視覺空間中自由排列。
“這種分層技術(shù)提供了一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)感，并以一種自然的方式提醒駕駛員。”Skirnewskaja介紹說，“通過實(shí)時(shí)顯示道路物體，全景全息投影可以成為現(xiàn)有安全措施的一個(gè)有價(jià)值的補(bǔ)充。3D全息圖像可以提醒駕駛員，但不會(huì)分散其注意力。”
研究人員現(xiàn)在正致力于使全息裝置中使用的光學(xué)元件小型化，以便使它們可以集成到汽車中。一旦集成完畢，將在劍橋的公共道路上進(jìn)行車輛測(cè)試。
