Il LiDAR del tuo smartphone ora è in grado di vedere dietro gli angoli

Il sensore LiDAR, che alcuni smartphone utilizzano tipicamente per misurare la profondità, ha acquisito una nuova capacità: rilevare oggetti che non si trovano direttamente di fronte ad esso. I ricercatori guidati da Siddhartha Somasundaram del MIT Media Lab hanno dimostrato che un sensore LiDAR integrato in uno smartphone può ricostruire oggetti 3D nascosti, tracciare il movimento dietro gli angoli e persino contribuire a determinare la posizione della fotocamera nello spazio utilizzando oggetti al di fuori del suo campo visivo diretto. Il sistema non crea una foto nitida di uno spazio nascosto, ma è in grado di ricostruire forme approssimative in condizioni di luce estremamente scarsa e di rilevare il movimento.

Questa tecnologia potrebbe in futuro consentire ai veicoli autonomi di rilevare i pedoni prima che il conducente o la telecamera li vedano, aiutare i robot a muoversi in spazi affollati e permettere ai visori per la realtà aumentata di tracciare le mani di un utente anche quando queste si trovano fuori dal suo campo visivo. Somasundaram ha sottolineato che una capacità che un tempo richiedeva apparecchiature di imaging specializzate è stata ora resa disponibile con successo agli sviluppatori di robotica e realtà aumentata.

I sensori funzionano emettendo impulsi laser e misurando il tempo impiegato dalla luce per tornare indietro. I moderni sensori LiDAR per uso domestico possono misurare il tempo di volo nell'ordine dei picosecondi, sufficiente a rilevare differenze di centimetri. Quando si effettua l'acquisizione di immagini al di fuori della linea di vista, parte della luce colpisce una parete o un pavimento, si disperde verso un oggetto nascosto, rimbalza sulla parete e ritorna al sensore. Sebbene questo segnale sia estremamente debole, contiene comunque informazioni utili.

Il team ha utilizzato un sistema LiDAR portatile con circa 100 pixel, ognuno dei quali combina un emettitore laser e un rilevatore di singoli fotoni. Poiché una singola immagine risultava troppo rumorosa, i ricercatori hanno combinato più immagini utilizzando una tecnica chiamata "campionamento dell'apertura indotto dal movimento", che sfrutta il movimento naturale del dispositivo nella mano per combinare i segnali deboli in un'immagine più nitida.

Il sistema ha dimostrato con successo tre capacità principali: ricostruire la forma 3D di oggetti statici nascosti (come un oggetto a forma di U), tracciare oggetti in movimento (inclusa una palla che rimbalza dietro un angolo) e utilizzare oggetti nascosti come punti di riferimento per determinare la posizione della telecamera. I risultati migliori sono stati ottenuti con oggetti riflettenti, poiché le tipiche superfici diffuse riflettono molta meno luce.

L'intero esperimento è stato condotto utilizzando hardware commerciale dal costo stimato inferiore a 83 dollari, e i ricercatori hanno reso pubblici il codice e i dati. I risultati della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista Nature, e Jessica Rosenworcel, direttrice esecutiva del MIT Media Lab, ha espresso il suo entusiasmo per il risultato raggiunto.