Cinque anni fa, io e mio marito abbiamo trascorso l'estate in Scozia. Quando non lavoravamo, guidavamo attraverso le Highlands per escursioni e gite turistiche. La cosa che ricordo di più è la nebbia. Nuvole bianche cinematografiche e avvolgenti, che sembrano uscire dal nulla, facendo sparire completamente le colline disseminate di massi e le valli scoscese. Oh, e ho già detto che molte strade erano a senso unico? Se ci fossimo fermati, avremmo potuto rimanere bloccati per ore. Quindi, invece, avremmo camminato lungo, socchiudendo gli occhi verso il bagliore giallo dei fari in arrivo nella nebbia.
Se solo avessimo avuto un nuovo sistema di imaging sviluppato dai ricercatori del MIT, progettato per vedere attraverso la nebbia e avvertire i conducenti di ostacoli.
"Vogliamo vedere attraverso la nebbia come se la nebbia non fosse presente", afferma Guy Satat, dottorando presso il MIT Media Lab che ha guidato la ricerca.
Il sistema utilizza misure ultraveloci e un algoritmo per rimuovere la nebbia computazionalmente e creare una mappa di profondità degli oggetti nelle vicinanze. Utilizza una fotocamera SPAD (diodo a valanga a singolo fotone) che scatta impulsi di luce laser e misura quanto tempo impiega il ritorno dei riflessi. In condizioni chiare, questa misurazione del tempo potrebbe essere utilizzata per misurare la distanza dell'oggetto. Ma la nebbia fa disperdere la luce, rendendo inaffidabili queste misurazioni. Quindi il team ha sviluppato un modello per misurare come, esattamente, le goccioline di nebbia influenzano il tempo di ritorno della luce. Quindi il sistema può eliminare lo scattering e creare un quadro chiaro di ciò che è realmente avanti.
Per testare il sistema, il team ha dovuto creare una nebbia fasulla. Era più facile a dirsi che a farsi. Hanno provato il tipo di macchina del fumo che puoi noleggiare per le feste, ma il risultato è stato "troppo intenso" per i loro scopi, dice Satat. Alla fine hanno usato un serbatoio d'acqua con all'interno un motore umidificatore per creare una camera di nebbia. Mettono dentro piccoli oggetti come blocchi e cartoline, per vedere fino a che punto il sistema potrebbe vedere. I risultati hanno mostrato che il sistema ha funzionato molto meglio della visione umana, in condizioni molto più nebulose rispetto alle auto che si incontrano sulle strade.
Satat e i suoi colleghi presenteranno un documento sul loro sistema alla Conferenza internazionale sulla fotografia computazionale alla Carnegie Mellon University a maggio.
Satat afferma che è possibile che il sistema funzioni su altre condizioni come pioggia e neve, ma non le hanno ancora testate. Attualmente stanno cercando di rendere il sistema più efficiente di fotoni, il che potrebbe consentirgli di vedere attraverso la nebbia più densa a distanze più lontane. Sperano che il sistema avrà un giorno numerose applicazioni nel mondo reale.
"L'applicazione immediatamente ovvia sono le auto a guida autonoma, semplicemente perché questo settore utilizza già hardware simile", afferma Satat.
La maggior parte dei sistemi di auto senza conducente (anche se in particolare non di Tesla) utilizzano sistemi LIDAR (rilevamento della luce e della portata), che sparano impulsi di luce infrarossa e misurano il tempo necessario per tornare. Questo è simile alla prima parte del sistema del team del MIT, solo senza il passaggio aggiuntivo di sottrarre fotoni di nebbia dalla scena. I sistemi LIDAR sono attualmente piuttosto costosi, ma dovrebbero scendere di prezzo man mano che si sviluppano. Satat e il suo team sperano di "cavalcare" sullo sviluppo di LIDAR per aggiungere un giorno la loro funzione di nebbia alle auto.
Ovviamente, il sistema potrebbe anche essere utile nelle auto normali, dal momento che gli umani non possono vedere nemmeno attraverso la nebbia. Satat immagina un sistema di "guida aumentata" che potrebbe rimuovere la nebbia dalla tua visione.
"Vedresti la strada davanti a te come se non ci fosse nebbia", spiega, "o la macchina creerebbe messaggi di avvertimento che c'è un oggetto davanti a te."
Il sistema è stato in grado di risolvere immagini di oggetti e misurarne la profondità a una distanza di 57 centimetri. (Melanie Gonick / MIT) Il sistema potrebbe anche essere utile per aerei e treni, che sono spesso ostacolati dalla nebbia. Potrebbe anche essere potenzialmente utilizzato per vedere attraverso l'acqua torbida.
Oliver Carsten, professore all'Institute for Transport Studies dell'Università di Leeds, afferma di poter immaginare la tecnologia del MIT che estende le capacità degli attuali sistemi di frenata automatica di emergenza (AEB), che utilizzano sensori per rilevare gli ostacoli davanti e far frenare l'auto . Il sistema potrebbe rendere l'AEB più efficace in caso di maltempo.
Ma, afferma Carsten, il team "dovrà dimostrare la sua affidabilità in una varietà di condizioni ambientali, non solo in laboratorio, ma anche nel mondo reale".
Satat e il suo team fanno parte del Camera Culture Group presso il Media Lab, guidato da Ramesh Raskar, un esperto di fotografia computazionale. Il gruppo ha lavorato su problemi di imaging simili per anni. Di recente, hanno sviluppato un sistema che utilizza laser e telecamere per vedere gli oggetti dietro gli angoli. Hanno anche creato un sistema che utilizza la radiazione terahertz per leggere le prime nove pagine di un libro chiuso. La tecnologia ha il potenziale per i musei e gli esperti di libri antichi, che potrebbero avere libri o altri documenti troppo delicati per essere toccati.
