고화질 3D 홀로그램 디스플레이는 도로 안전을 향상시킬 수 있습니다.

왼쪽 : LiDAR 데이터를 기반으로 한 트리 이미지. 오른쪽 : 같은 이미지가 3D 이미지로 변환되었습니다. 크레딧 : Jana Skirnewskaja

연구원들은 차량에 사용하기위한 최초의 LiDAR 기반 증강 현실 디스플레이를 개발했습니다. 이 기술의 초기 버전에 대한 테스트는 운전자의주의를 분산시키지 않고 잠재적 인 위험을 경고하기 위해 물체를 “통과”함으로써 도로 안전을 향상시킬 수 있음을 나타냅니다.

케임브리지 대학의 연구자들이 개발 한 기술 옥스퍼드 대학교, University College London (UCL)은 LiDAR (Light and Range Detection)을 기반으로하며 LiDAR 데이터를 사용하여 2 차원 앞 유리 투영이 아닌 운전자의 눈에 직접 방송되는 도로 물체의 고해상도 3D 표현을 생성합니다. 대부분의 디스플레이에서 사용됩니다.

이 기술은 아직 차량에서 테스트되지 않았지만 런던 중심부의 번화가에서 수집 된 데이터를 기반으로 한 초기 테스트에서는 홀로그램이 실제 위치에 따라 운전자의 시야에 나타나 증강 현실을 만드는 것으로 나타났습니다. 이는 도로 표지판과 같은 것이 큰 나무 나 트럭에 가려져 운전자가 눈에 보이는 장애물을 “볼”수 있도록 할 때 특히 유용 할 수 있습니다. 결과는 저널에보고됩니다. Optex Express.

수석 저자 인 Jana Skirnewskaja, Ph.D.는 다음과 같이 말했습니다 :“오버 헤드 디스플레이는 연결된 차량에 통합되어 있으며 일반적으로 도로에서 눈을 주시해야하는 운전자 앞의 앞 유리에 속도 또는 연료 수준과 같은 정보를 직접 표시합니다. ”케임브리지 엔지니어링 부서의 후보자. “그러나 우리는 3D 파노라마 프로젝션의 형태로 실제 물체를 표현함으로써 한 단계 더 나아가고 싶었습니다.”

Skirnewskaja와 그녀의 동료들은 레이저 펄스를 보내 스캐너와 물체 사이의 거리를 측정하는 원격 감지 방법 인 LiDAR에 시스템을 기반으로했습니다. LiDAR는 농업, 고고학 및 지리학에서 일반적으로 사용되지만 장애물 감지를 위해 자율 주행 차량에서도 시도되고 있습니다.

연구원들은 LiDAR를 사용하여 런던 중심부의 UCL 캠퍼스에있는 번화가 인 Malet Street를 조사했습니다. 공동 저자 인 필 윌크스 (Phil Wilkes)는 일반적으로 LiDAR를 사용하여 열대 우림을 측량하는 지리학자이며 레이저지면 스캔이라는 기술로 전체 거리를 스캔했습니다. Mallet Street를 따라 여러 위치에서 수백만 개의 펄스가 전송되었습니다. 그런 다음 LiDAR 데이터를 포인트 클라우드 데이터와 결합하여 3D 모델을 구성했습니다.

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“그렇게하면 우리는 스캔을한데 모아 전체 장면을 구축하여 나무뿐만 아니라 자동차, 트럭, 사람, 간판 및 도시의 전형적인 거리에서 볼 수있는 모든 것을 집어들 수 있습니다.”라고 Wilkes는 말했습니다. “캡처 된 데이터는 고정 플랫폼에서 가져 왔지만 차세대 자율 또는 반 자율 차량에 포함될 센서와 유사합니다.”

Malet St의 3D 모델이 완성되었을 때 연구원들은 거리의 다양한 물체를 3D 투영으로 변환했습니다. 점 구름 형태의 LiDAR 데이터는 분리 알고리즘으로 처리되어 대상 물체를 식별하고 추출했습니다. 또 다른 알고리즘은 표적 유기체를 컴퓨터 생성 회절 패턴으로 변환하는 데 사용되었습니다. 이러한 데이터 포인트는 운전자의 시야에서 3D 3D 물체를 볼 수 있도록 광학 설정에서 구현되었습니다.

광학 설정은 고급 알고리즘의 도움으로 여러 레이어의 홀로그램을 표시 할 수 있습니다. 홀로그램 프로젝션은 다양한 크기로 나타날 수 있으며 거리에 표시된 실제 물체의 위치와 일치합니다. 예를 들어 숨겨진 도로 표지판은 장애물 뒤의 물리적 위치에 상대적인 3D 투영으로 나타나고 경고 메커니즘으로 작동 할 수 있습니다.

앞으로 연구자들은 오버 헤드 디스플레이의 레이아웃을 사용자 정의하고 여러 레이어의 다양한 물체를 표시 할 수있는 알고리즘을 만들어 시스템을 개선하기를 희망합니다. 이러한 레이어 홀로그램은 운전자의 시야 공간에 자유롭게 배치 할 수 있습니다. 예를 들어, 첫 번째 레이어에서 신호등은 더 작은 크기로 다른 거리에 표시 될 수 있습니다. 두 번째 레이어에서는 더 큰 크기로 더 가까운 거리에 경고 표시를 표시 할 수 있습니다.

“이 계층화 된 기술은 증강 현실 경험을 제공하고 자연스러운 방식으로 운전자에게 경고합니다.”라고 Skirnewskaja는 말했습니다. “모든 사람은 자신의 디스플레이 옵션에 대해 서로 다른 선호도를 가질 수 있습니다. 예를 들어 운전자의 생명 건강 징후를 헤드 업 디스플레이의 원하는 위치에 표시 할 수 있습니다.

3D 파노라마 프로젝션은 도로 물체를 실시간으로 보여줌으로써 기존 안전 조치에 중요한 추가 기능이 될 수 있습니다. 홀로그램은 운전자에게 경고하지만주의를 분산 시키지는 않습니다. “

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연구원들은 이제 홀로그램 구조에 사용되는 광학 부품을 줄여 자동차에 배치 할 수 있도록 노력하고 있습니다. 준비가 완료되면 캠브리지 공공 도로에서 차량 테스트가 실시됩니다.

참조 : “차량 디스플레이 용 LiDAR 파생 디지털 홀로그램”게시자 : Jana Skernewskaaga, Yunwin Montelongo, Phil Wilkes 및 Timothy de Wilkinson, 2021 년 4 월 21 일; Optex Express.
DOI : 10.1364 / OE.420740

Skirnewskaja는 케임브리지 대학과 UCLA의 공동 센터 인 Connected Electronic and Photonic Systems의 EPSRC 박사 교육 센터 (CDT)의 박사 과정 후보자입니다. 그녀는 또한 독일 비즈니스 재단 (SDW)의 펠로우이기도합니다.

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