據(jù)外媒報(bào)道，英國研究人員最近開發(fā)了全球首個(gè)可用于汽車的 LiDAR AR 平視顯示器。對(duì)該技術(shù)原型的測試表明，它可以通過 “看穿 ”物體來提醒潛在的危險(xiǎn)，而不會(huì)分散司機(jī)的注意力，從而大幅改善道路安全。
該技術(shù)由劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)和倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）的研究人員開發(fā)，以 LiDAR（光探測和測距）為基礎(chǔ)，利用 LiDAR 數(shù)據(jù)創(chuàng)建道路物體的超高清全息圖像，直接傳送到司機(jī)的眼中，而不是大多數(shù)平視顯示器中使用的2D擋風(fēng)玻璃投影。
雖然該技術(shù)尚未在汽車上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但基于從倫敦市中心一條繁忙街道上收集的數(shù)據(jù)測試表明，全息圖像可根據(jù)其實(shí)際位置出現(xiàn)在司機(jī)的視野中，并創(chuàng)造出逼真的AR效果。這在路標(biāo)等物體被大樹或卡車隱藏的情況下可能特別有用。例如，該技術(shù)能讓司機(jī)快速提前 “看穿 ”視覺障礙物。
劍橋大學(xué)工程系博士生 Jana Skirnewskaja 表示：“平視顯示器正在被納入聯(lián)網(wǎng)車輛，通常將速度或燃料水平等信息直接投射到司機(jī)面前的擋風(fēng)玻璃上，而司機(jī)必須將目光放在路上。然而，我們想更進(jìn)一步，將真實(shí)的物體表現(xiàn)為全景式的三維投影。”
為了達(dá)到目標(biāo)，Skirnewskaja和她的同事以 LiDAR 為基礎(chǔ)，它通過發(fā)出激光脈沖來測量掃描儀和物體之間的距離。此前，LiDAR 通常被用于農(nóng)業(yè)、考古學(xué)和地理學(xué)，但它也被試用于自主車輛的障礙物探測。
在上文提到的測試中，研究人員利用 LiDAR 掃描了馬利特街，這是位于倫敦市中心UCL校園的一條繁忙街道。作為本次實(shí)驗(yàn)的合作者，地理學(xué)家 Phil Wilkes 使用一種稱為地面激光掃描的技術(shù)來掃描整條街道，數(shù)以百萬計(jì)的脈沖被從馬利特街的多個(gè)位置發(fā)出。然后，LiDAR數(shù)據(jù)與點(diǎn)云數(shù)據(jù)相結(jié)合，建立出精確的三維模型。
“這樣，我們可以將掃描數(shù)據(jù)拼接在一起，建立一個(gè)完整的場景，這不僅可以捕捉到樹木，還可以捕捉到汽車、卡車、人、標(biāo)志以及你在一條典型的城市街道上看到的其他一切，”威爾克斯說。“雖然我們捕獲的數(shù)據(jù)是來自一個(gè)固定的平臺(tái)，但它與下一代自主或半自主車輛中的傳感器相似。”
當(dāng)馬利特街的3D模型完成后，研究人員便將街道上的各種物體轉(zhuǎn)化為全息投影，并以點(diǎn)云形式出現(xiàn)的LiDAR數(shù)據(jù)被分離算法處理，以識(shí)別和提取目標(biāo)物體。另一種算法被用來將目標(biāo)物體轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)生成的衍射圖案。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)被落實(shí)到光學(xué)裝置中，以將三維全息物體投射到駕駛員的視野中。
在先進(jìn)算法的幫助下，該光學(xué)裝置能夠投射多層全息圖。全息投影可以以不同的尺寸出現(xiàn)，并與街道上代表的真實(shí)物體的位置保持一致。例如，相對(duì)于障礙物后面的實(shí)際位置，一個(gè)隱藏的街道標(biāo)志會(huì)以全息投影的形式出現(xiàn)，作為一種警報(bào)機(jī)制。
在未來，研究人員希望通過個(gè)性化平視顯示器的布局來完善他們的系統(tǒng)，并且已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)能夠投射幾層不同物體的算法。這些分層全息圖可以在司機(jī)的視覺空間中自由排列。例如，在第一層中，遠(yuǎn)處的交通標(biāo)志可以以較小的尺寸投射出來。在第二層，距離較近的警告標(biāo)志可以用較大的尺寸顯示。
Skirnewskaja說：“這種分層技術(shù)提供了一種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，并以一種自然的方式提醒司機(jī)。”每個(gè)人可能對(duì)他們的顯示選項(xiàng)有不同的偏好。例如，駕駛員的重要健康體征可以投射在平視顯示器的理想位置。另外，全景全息投影可以實(shí)時(shí)顯示道路物體，是對(duì)現(xiàn)有安全措施的寶貴補(bǔ)充。全息圖的作用是提醒司機(jī)，但不會(huì)分散注意力。“
目前，研究人員現(xiàn)在正在努力使他們的全息設(shè)置中使用的光學(xué)元件小型化，以便它們能夠裝入汽車。一旦設(shè)置完成，將在劍橋的公共道路上進(jìn)行車輛測試。
注：
Skirnewskaja是EPSRC互聯(lián)電子和光子系統(tǒng)博士培訓(xùn)中心（CDT）的博士生，該中心是與劍橋大學(xué)和倫敦大學(xué)的聯(lián)合中心。她也是德國商業(yè)基金會(huì)（SDW）的研究員。
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