Système de suivi de mouvement 3D pour technologie autonome

Un système de suivi de mouvement 3D en temps réel combine des détecteurs de lumière transparents avec des méthodes de réseau neuronal avancées pour créer un système qui pourrait un jour remplacer le LiDAR et les caméras dans les technologies autonomes. Le système d'imagerie exploite les avantages des photodétecteurs au graphène transparents, à l'échelle nanométrique et très sensibles.

Les photodétecteurs au graphène ont été modifiés pour n'absorber qu'environ 10 % de la lumière à laquelle ils sont exposés, ce qui les rend presque transparents. Parce que le graphène est si sensible à la lumière, cela suffit pour générer des images qui peuvent être reconstruites par imagerie computationnelle. Les photodétecteurs sont empilés les uns derrière les autres, ce qui donne un système compact, et chaque couche se concentre sur un plan focal différent, ce qui permet l'imagerie 3D.

L'équipe s'est également attaquée au suivi des mouvements en temps réel, qui est essentiel pour un large éventail d'applications robotiques autonomes. Pour ce faire, ils avaient besoin d'un moyen de déterminer la position et l'orientation d'un objet suivi. Les approches typiques impliquent des systèmes LiDAR et des caméras à champ lumineux, qui souffrent tous deux de limitations importantes. D'autres utilisent des métamatériaux ou plusieurs caméras. Le matériel seul n'était pas suffisant pour produire les résultats souhaités.

L'équipe a construit une configuration optique et a permis à un réseau de neurones de déchiffrer les informations de position. Le réseau de neurones est formé pour rechercher des objets spécifiques dans toute la scène, puis se concentrer uniquement sur l'objet d'intérêt ; par exemple, un piéton dans la circulation ou un objet se déplaçant dans votre voie sur une autoroute. La technologie fonctionne particulièrement bien pour les systèmes stables, tels que la fabrication automatisée ou la projection de structures du corps humain en 3D pour la communauté médicale.

Le type d'algorithmes développé par l'équipe est différent des algorithmes de traitement du signal traditionnels utilisés pour les technologies d'imagerie de longue date telles que les rayons X et l'IRM. L'équipe a réussi à suivre un faisceau de lumière ainsi qu'une vraie coccinelle avec une pile de deux réseaux de photodétecteurs au graphène 4 × 4 (16 pixels). Ils ont également prouvé que leur technique est évolutive. Il faudrait aussi peu que 4 000 pixels pour certaines applications pratiques et des matrices de 400 × 600 pixels pour bien d'autres.

Bien que la technologie puisse être utilisée avec d'autres matériaux, les avantages supplémentaires du graphène sont qu'il ne nécessite pas d'éclairage artificiel et qu'il est respectueux de l'environnement.