Tecnologia Científica

O visor 3D holográfico pode melhorar a segurança no trânsito
Os pesquisadores desenvolveram o primeiro head-up de realidade aumentada baseado em LiDAR para uso em veículos.
Por Sarah Collins - 28/04/2021

Os pesquisadores desenvolveram o primeiro head-up de realidade aumentada baseado em LiDAR para uso em veículos. Testes em uma versão de protótipo da tecnologia sugerem que ela pode melhorar a segurança no trânsito ao "ver através" dos objetos para alertar sobre perigos potenciais sem distrair o motorista.

A tecnologia, desenvolvida por pesquisadores da University of Cambridge, University of Oxford e University College London (UCL), é baseada em LiDAR (detecção e alcance de luz) e usa dados LiDAR para criar representações holográficas de ultra-alta definição de estradas objetos que são direcionados diretamente aos olhos do motorista, em vez das projeções 2D do para-brisa usadas na maioria dos monitores head-up.

Embora a tecnologia ainda não tenha sido testada em um carro, os primeiros testes, baseados em dados coletados em uma rua movimentada no centro de Londres, mostraram que as imagens holográficas aparecem no campo de visão do motorista de acordo com sua posição real, criando uma realidade aumentada. Isso pode ser particularmente útil quando objetos como sinais de trânsito estão escondidos por árvores grandes ou caminhões, por exemplo, permitindo ao motorista "ver através" de obstruções visuais. Os resultados são relatados na revista Optics Express .

Imagem baseada em dados LiDAR (esquerda), convertida em um holograma (direita).

“Head-up displays estão sendo incorporados a veículos conectados e geralmente projetam informações como velocidade ou níveis de combustível diretamente no para-brisa na frente do motorista, que deve manter os olhos na estrada”, disse a autora principal Jana Skirnewskaja, PhD candidato do Departamento de Engenharia de Cambridge . “No entanto, queríamos dar um passo adiante, representando objetos reais em projeções panorâmicas em 3D.”

Skirnewskaja e seus colegas basearam seu sistema no LiDAR, um método de sensoriamento remoto que funciona enviando um pulso de laser para medir a distância entre o scanner e um objeto. LiDAR é comumente usado na agricultura, arqueologia e geografia, mas também está sendo testado em veículos autônomos para detecção de obstáculos.

Usando LiDAR, os pesquisadores examinaram Malet Street, uma rua movimentada no campus da UCL no centro de Londres. O coautor Phil Wilkes, geógrafo que normalmente usa LiDAR para escanear florestas tropicais, escaneou toda a rua usando uma técnica chamada escaneamento a laser terrestre. Milhões de pulsos foram enviados de várias posições ao longo da Malet Street. Os dados LiDAR foram então combinados com dados de nuvem de pontos, construindo um modelo 3D.

“Dessa forma, podemos costurar as imagens, construindo uma cena inteira, que não captura apenas árvores, mas carros, caminhões, pessoas, placas e tudo o mais que você veria em uma rua típica de uma cidade”, disse Wilkes. “Embora os dados que capturamos tenham sido de uma plataforma estacionária, são semelhantes aos sensores que estarão na próxima geração de veículos autônomos ou semiautônomos.”

Quando o modelo 3D de Malet St foi concluído, os pesquisadores transformaram vários objetos na rua em projeções holográficas. Os dados LiDAR, na forma de nuvens de pontos, foram processados ​​por algoritmos de separação para identificar e extrair os objetos alvo. Outro algoritmo foi usado para converter os objetos alvo em padrões de difração gerados por computador. Esses pontos de dados foram implementados na configuração óptica para projetar objetos holográficos 3D no campo de visão do motorista.

Imagem baseada em dados LiDAR (esquerda), convertida em um holograma (direita).

A configuração óptica é capaz de projetar várias camadas de hologramas com a ajuda de algoritmos avançados. A projeção holográfica pode aparecer em diferentes tamanhos e está alinhada com a posição do objeto real representado na rua. Por exemplo, uma placa de rua oculta apareceria como uma projeção holográfica em relação à sua posição real atrás da obstrução, agindo como um mecanismo de alerta.

No futuro, os pesquisadores esperam refinar seu sistema personalizando o layout dos monitores head-up e criaram um algoritmo capaz de projetar várias camadas de objetos diferentes. Esses hologramas em camadas podem ser dispostos livremente no espaço de visão do motorista. Por exemplo, na primeira camada, um sinal de trânsito a uma distância adicional pode ser projetado em um tamanho menor. Na segunda camada, um sinal de aviso a uma distância mais próxima pode ser exibido em um tamanho maior.

“Esta técnica de camadas fornece uma experiência de realidade aumentada e alerta o motorista de uma forma natural”, disse Skirnewskaja. “Cada indivíduo pode ter preferências diferentes para suas opções de exibição. Por exemplo, os sinais vitais de saúde do motorista podem ser projetados em um local desejado do head-up display.

“As projeções holográficas panorâmicas podem ser uma adição valiosa às medidas de segurança existentes, mostrando objetos de estrada em tempo real. Os hologramas atuam para alertar o motorista, mas não são uma distração. ”

Os pesquisadores agora estão trabalhando para miniaturizar os componentes ópticos usados ​​em sua configuração holográfica para que possam caber em um carro. Assim que a configuração estiver concluída, serão realizados testes de veículos nas vias públicas de Cambridge.

Skirnewskaja é candidata a doutorado no Centro EPSRC para Treinamento de Doutorado (CDT) em Sistemas Eletrônicos e Fotônicos Conectados , um centro conjunto com a Universidade de Cambridge e a UCL. Ela também é bolsista da Foundation of German Business (SDW).

 

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