Os atuais sistemas de head-up display estão limitados a projeções bidimensionais no para-brisa de um veículo, mas pesquisadores das Universidades de Cambridge, Oxford e University College London (UCL) desenvolveram um sistema usando um scanner a laser 3D e dados LiDAR para criar um representação totalmente em 3D das ruas de Londres.

O sistema que desenvolveram pode efetivamente “ver através” de objetos para projetar representações holográficas de obstáculos rodoviários que estão ocultos do campo de visão do motorista, alinhados com o objeto real em tamanho e distância. Por exemplo, um sinal de trânsito bloqueado por um caminhão grande apareceria como um holograma 3D para que o motorista soubesse exatamente onde está o sinal e quais informações ele exibe.

A tecnologia de projeção holográfica 3D mantém o foco do motorista na estrada em vez de no para-brisa e pode melhorar a segurança no trânsito ao projetar obstáculos na estrada e perigos potenciais em tempo real, de qualquer ângulo. Os resultados são relatados na revista Advanced Optical Materials .

Todos os dias, cerca de 16 mil pessoas morrem em acidentes de trânsito causados por erros humanos. A tecnologia poderia ser utilizada para reduzir este número e melhorar a segurança rodoviária, em parte fornecendo informações aos condutores sobre potenciais perigos. Atualmente, isso é feito principalmente por meio de head-up displays, que podem fornecer informações como velocidade atual ou instruções de direção.

“A ideia por trás do head-up display é manter os olhos do motorista voltados para cima, porque mesmo uma fração de segundo sem olhar para a estrada é tempo suficiente para que um acidente aconteça”, disse Jana Skirnewskaja, do Departamento de Engenharia de Cambridge, o primeiro autor do estudo. “No entanto, como se trata de imagens bidimensionais, projetadas numa pequena área do para-brisas, o condutor pode estar a olhar para a imagem e não para a estrada à sua frente.”

Durante vários anos, Skirnewskaja e os seus colegas têm trabalhado para desenvolver alternativas aos head-up displays (HUDs) que possam melhorar a segurança rodoviária, fornecendo informações mais precisas aos condutores, mantendo os olhos na estrada.

“Queremos projetar informações em qualquer lugar do campo de visão do motorista, mas de uma forma que não seja esmagadora ou perturbadora”, disse Skirnewskaja. “Não queremos fornecer nenhuma informação que não esteja diretamente relacionada à tarefa de direção em questão.”

A equipe desenvolveu um sistema de projeção de vídeo em nuvem de pontos holográficos de realidade aumentada para exibir objetos alinhados com objetos da vida real em tamanho e distância dentro do campo de visão do motorista. O sistema combina dados de uma configuração holográfica 3D com dados LiDAR (detecção e alcance de luz). O LiDAR usa uma fonte de luz pulsada para iluminar um objeto e os pulsos de luz refletidos são então medidos para calcular a que distância o objeto está da fonte de luz.

Os pesquisadores testaram o sistema escaneando a Malet Street, no campus da UCL, no centro de Londres. As informações da nuvem de pontos LiDAR foram transformadas em hologramas 3D em camadas, consistindo em até 400.000 pontos de dados. O conceito de projetar uma avaliação de obstáculos em 360° para os motoristas resultou de um processamento meticuloso de dados, garantindo uma visibilidade clara da profundidade de cada objeto.

Os pesquisadores agilizaram o processo de digitalização para que os hologramas fossem gerados e projetados em tempo real. É importante ressaltar que as varreduras podem fornecer informações dinâmicas, uma vez que as ruas movimentadas mudam de um momento para o outro.

“Os dados que coletamos podem ser compartilhados e armazenados na nuvem, para que qualquer motorista que passe tenha acesso a eles – é como uma versão mais sofisticada dos aplicativos de navegação que usamos todos os dias para fornecer informações de trânsito em tempo real”, disse. Skirnewskaja. “Dessa forma, o sistema é dinâmico e pode se adaptar às mudanças nas condições, à medida que perigos ou obstáculos entram ou saem da rua.”

Embora uma maior recolha de dados de diversos locais aumente a precisão, os investigadores dizem que a contribuição única do seu estudo reside em permitir uma visão de 360°, escolhendo pontos de dados a partir de varreduras únicas de objetos específicos, como camiões ou edifícios, permitindo uma avaliação abrangente dos perigos rodoviários. 

“Podemos digitalizar até 400.000 pontos de dados para um único objeto, mas isso exige muitos dados e torna mais desafiador digitalizar, extrair e projetar dados sobre esse objeto em tempo real”, disse Skirnewskaja. “Com apenas 100 pontos de dados, podemos saber o que é o objeto e qual o seu tamanho. Precisamos obter informações suficientes para que o motorista saiba o que está ao seu redor.”

No início deste ano, Skirnewskaja e seus colegas conduziram uma demonstração virtual com fones de ouvido de realidade virtual carregados com dados LiDAR do sistema no Museu da Ciência de Londres. O feedback dos usuários nas sessões ajudou os pesquisadores a melhorar o sistema para tornar o design mais inclusivo e fácil de usar. Por exemplo, eles ajustaram o sistema para reduzir o cansaço visual e levaram em conta as deficiências visuais.

“Queremos um sistema que seja acessível e inclusivo para que os utilizadores finais se sintam confortáveis ??com ele”, disse Skirnewskaja. “Se o sistema é uma distração, então não funciona. Queremos algo útil para os condutores e que melhore a segurança de todos os utentes da estrada, incluindo peões e ciclistas.”

Os pesquisadores estão atualmente colaborando com o Google para desenvolver a tecnologia para que possa ser testada em carros reais. Esperam realizar testes de estrada, tanto em vias públicas como privadas, em 2024.

A pesquisa foi apoiada em parte pelo Conselho de Pesquisa em Engenharia e Ciências Físicas (EPSRC), parte da Pesquisa e Inovação do Reino Unido (UKRI) e pela Stiftung der Deutschen Wirtschaft.