Mapeamento de Flash 3D Lidar e Reconhecimento Gestual

A tecnologia de câmeras Time-of-Flight (TOF) de captura de imagem, também chamada de flash 3D, é uma tecnologia que muitos roboticistas estão utilizando. Ao contrário do tradicional, que coleta dados ponto-a-ponto e infere informações profundas, o flash, como o próprio nome indica, emite um único pulso de luz para capturar uma cena inteira em três dimensões - sem necessidade de escaneamento.

 

Outras vantagens que o traçador 3D tem sobre o padrão é o tamanho compacto, a facilidade de uso e a precisão em centímetros. Ele pode capturar imagens em situações com poeira pesada, fumaça e neblina, à noite e sob a luz do sol.

 

Os componentes individuais da câmera são uma lente, uma fonte de luz integrada, um sensor para capturar informações de imagem e uma interface. Para os nossos propósitos aqui, vou me ater apenas a essas noções básicas.

 

Outra vantagem significativa é que os sensores TOF são relativamente baratos. No entanto, você não pode simplesmente colocar uma câmera em um drone, robô ou equipamento, entregá-la ao usuário final e dizer: “Boa sorte!” Você precisa criar um sistema completo que inclua software que traduza os dados coletados e apresente de uma forma que o usuário final possa entender.

 

Se você estiver usando os sensores em uma aplicação de reconhecimento de gestos, seu cliente provavelmente terá que integrar sua solução em um sistema de computador sofisticado e terá que se comunicar com muitos outros componentes. Assim, embora o sensor possa ser barato, toda a solução pode exigir um investimento monetário significativo do seu cliente em termos de custo, tempo e treinamento, bem como a infraestrutura necessária para fazê-lo funcionar.

 

Além disso, por mais úteis que sejam os sensores TOF, eles geralmente não conseguem fazer o trabalho sozinhos. Como você verá em nossos exemplos de casos de uso abaixo, os sensores TOF geralmente fazem parte de uma equipe de sensores, cada um executando uma função exclusivamente adequada às suas capacidades.

 

 

Aplicações de Flash Lidar 3D

 

Na maior parte os aplicativos TOF são divididos em duas categorias principais: aplicativos de reconhecimento de gestos e não-gestuais. O reconhecimento de gestos está preocupado com aplicações de tempo de resposta rápido e o não-gestual, com mapeamento e determinação de altitude, com foco na precisão.

 

Automotivo (reconhecimento de gestos)

 

A eyeSight, uma empresa sediada em Israel, desenvolveu uma solução para montadoras que inclui inteligência artificial, sensores de infravermelho, TOF e software para aumentar a segurança do motorista. O papel da câmera TOF é o reconhecimento de gestos. Em vez de tirar as mãos do volante e desviar os olhos da estrada para operar o sistema de informação e entretenimento do veículo, o motorista pode usar gestos simples para atender uma ligação ou tocar sua música favorita. A câmera TOF também realiza a identificação do motorista para ajustar automaticamente as preferências de assento, espelhos e temperatura.

 

O sensor IR do sistema assume a tarefa de mapear o driver e, se ele olhar para longe ou adormecer, o sistema enviará o aviso apropriado ou acionará os freios, se necessário. O sistema do eyeSight é muito complexo pois, também opera dentro da intrincada rede de computadores do veículo.

 

Além dos usos de jogos, nos quais o Kinect praticamente domina o mercado, ou habilidades chamativas de apresentação do PowerPoint, é interessante pensar em maneiras pelas quais sensores e câmeras TOF podem ser usadas ​​para aumentar a segurança através do reconhecimento de gestos. Por exemplo, como você pode usar esse tipo de tecnologia para tornar os produtos mais acessíveis para pessoas com artrite?

 

 

Voo de Drones (não-gestual)

 

Os produtores devem monitorar continuamente a saúde de suas videiras. Bactérias e fungos podem se espalhar rapidamente pela vinha, acabando com uma safra inteira de uvas. A empresa francesa Chouette desenvolveu um sistema de drones para ajudar os produtores de vinho a monitorar a saúde dos vinhedos com muito mais eficiência do que subir e descer filas de videiras.

 

O drone Chouette é equipado com um sensor de medição de distância TeraRanger One baseado na tecnologia TOF infravermelho e sensores de câmera multi-espectral. O Chouette usa o amplo campo de visão do TeraRanger como um altímetro de precisão para obter um voo suave e consistente. Isso não apenas permite que o drone sustente um longo tempo de voo produtivo, mas também permite que os sensores de câmeras multi-espectrais coletem dados melhores. Esses dados são então traduzidos em imagens fáceis de ler e informações detalhadas sobre a saúde das videiras por meio de um programa de software.

 

Como você poderia melhorar os drones existentes se você fosse capaz de manter um controle de altitude consistente não apenas ao ar livre, mas também dentro de casa?

 

 

Mapeamento de espaço (não gestual)

 

Pesquisadores do Centro de Pesquisas Langley, da NASA, estão trabalhando com sensores 3D, Doppler Lidar e sensores de altímetro a laser para realizar pousos autônomos na Lua e, eventualmente em Marte. O altímetro a laser e o manípulo de memória digital começarão a funcionar antes da fase de aproximação, a altitudes superiores a 15 km. Enquanto o altímetro a laser coleta dados sobre a posição e a altitude do veículo, o flash está mapeando rapidamente a superfície para garantir que o veículo esteja onde deveria estar e que analisa se ainda é seguro aterrissar ali.

 

À medida que o veículo faz sua aproximação (500-1.000m acima da superfície), o Doppler Lidar encarrega-se da navegação de precisão através de dados de velocidade e distância, enquanto o flash continua a mapear e identificar características perigosas. Considere o equivalente a um aviso de motorista do banco traseiro: “Não, não está lá; tem uma pedra gigante bem ali, estacione aqui. Não, não lá, isso é uma cratera. Apenas aqui, ao lado dessa inclinação."

 

Alguns outros usos que a NASA está explorando para o 3D-imaging flash Lidar, como o encontro e a ancoragem de espaçonaves automáticas, bem como a orientação autônoma de rover e robôs, prevenção de colisões e operações de mobilidade. Eu me pergunto se eles consideraram o controle gestual para os astronautas dirigindo os robôs.

 

 

Conclusão

 

O FlashLogic certamente tem suas vantagens, mas é ainda mais poderoso quando combinado com outros sensores, hardware e software para criar uma solução completa. Quando você está desenvolvendo sua própria solução radical, você quer considerar como ela se integrará a um sistema mais abrangente e tenha em mente que ela precisa ser amigável ao usuário. Caso contrário, você pode acabar com uma ótima ideia que fica em uma prateleira.

 

Artigo escrito originalmente por Traci Browne para Mouser Electronics, publicado em 19/09/18: 3D Flash Lidar Mapping and Gesture Recognition.

 

Traduzido por Equipe Embarcados.

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