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道路安全卫士:3D全息平视显示器

根据激光雷达数据构建的伦敦市中心Malet街道的3D模型。

eurekalert.org网站当地时间4月25日报道,英国剑桥大学、牛津大学和伦敦大学学院的研究人员开发了首款基于激光雷达的车用增强现实(AR)平视显示器。原型机测试结果表明,与大多数平视显示器使用的2D挡风玻璃投影不同,使用激光雷达数据创建的超高清全息路况信息可直接传送到驾驶员眼中,在不分散其注意力的前提下提示潜在危险因素,进而保障道路安全。当路标等物体被大树或大卡车遮挡时,新技术尤为有效。相关论文发表在《光学快报》杂志中。论文作者、剑桥大学博士研究生Jana Skirnewskaja说:“在互联车辆中,平视显示器能够将速度或燃油信息直接投射到驾驶员前方的挡风玻璃上,但驾驶员必须聚精会神地盯着道路。因此,我们希望更进一步,将真实物体呈现为全景3D投影。”

Skirnewskaja等人使用遥感方法,发送激光脉冲测量了扫描仪和物体之间的距离,并借助激光雷达扫描了伦敦市中心、伦敦大学学院校园里繁忙的Malet街。论文作者、地理学家Phil Wilkes等人从Malet街的不同位置发出数以百万计的脉冲,然后将激光雷达数据与点云数据相结合,建立了3D模型。Wilkes说:“通过这种方式,我们将扫描结果拼合在一起,搭建起一个完整场景。我们不仅可以捕捉树木,还能够捕捉汽车、卡车和路标,以及典型城市街道上能看到的其他物体。虽然采集的数据来自一个固定平台,但它与下一代半自动/自动车辆的传感器非常相似。”

当Malet街的3D建模完成后,研究人员将街道上的各种物体转化成了全息投影。激光雷达数据以点云数据的形式出现,分离算法对目标对象进行识别提取,另一种算法则将目标物体转换成计算机生成的衍射图案。最后,数据点被载入光学设备中,以便向驾驶员视野投射3D全息影像。

在先进算法的协助下,光学装置可投射多层全息图。全息投影能以不同尺寸显示,并与真实物体的实际位置对齐。在未来,研究人员希望通过个性化设置来完善全息投影系统,并开发出能投射不同物体的多层算法――驾驶员自由安排分层全息图在视觉空间中的位置。例如,在第一层中,距离较远的交通标志以较小尺寸投影;在第二层中,距离较近的警示牌以较大尺寸显示。

Skirnewskaja说:“分层显示技术提供了增强显示体验,并以一种自然的方式警醒着驾驶员,不会分散他的注意力。每个人可能对显示选项有不同的偏好――有的驾驶员可能希望将健康信息投影在平视显示器的某个区域。全景全系投影能够实时显示道路物体,对现有安全措施而言是极具价值的补充。”

科界原创

编译:雷鑫宇

审稿:西莫

责编:陈之涵

期刊来源:《光学快报》

期刊编号:1094-4087

原文链接:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2021-04/uoc-3hh042321.php

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