新的深度传感器对于自我驾驶的汽车来说足够敏感。
在过去的10年中，摄影文化小组在麻省理工学院的媒体实验室一直在开发创新的成像系统-从一个摄像头，可以看到周围的角落，一个可以读取文本的封闭的书–用“飞行时间”的方法，测量距离的测量需要的光投射到一个场景的反弹回到一个传感器的时间。
在IEEE Access中出现的一篇新论文中，照相机文化小组的成员提出了一种新的飞行时间成像方法，使其深度分辨率提高了1000倍。这是一种能使自驾车汽车实用的解决方案。
这种新方法还可以通过雾进行精确的距离测量，这已被证明是发展自驾车的主要障碍。
在2米的范围内，现有的飞行时间系统的深度分辨率约为厘米。这对今天汽车上的辅助泊车和碰撞检测系统来说已经足够好了。
但Achuta Kadambi，一个 ；博士生联合在电气工程和计算机科学和媒体艺术和科学论文，第一作者解释说，“当你增加你的范围，分辨率下降指数。假设你有一个长程场景，你希望你的车能更进一步地检测一个物体，这样它就可以做出快速的更新决定。你可能已经开始在1厘米，但现在你回到了[决议]英尺，甚至5英尺。如果你犯了一个错误，它可能导致生命的损失。”
相比之下，麻省理工学院研究人员的系统在2米的距离上，深度分辨率为3微米。kadambi也进行了测试，他把光信号通过光纤500米间隔滤波器沿其长度，模拟发生在长距离的功率衰减，然后喂给他的系统。这些测试表明，在500米的范围内，麻省理工学院的系统仍应达到只有一厘米的深度分辨率。
kadambi是加入了对他的论文导师，Ramesh Raskar的论文，一个媒体艺术与科学和摄影文化小组组长副教授。
缓慢的吸收
利用飞行时间成像技术，一个短时间的光脉冲被发射到一个场景中，摄像机测量返回所需的时间，这表示反射物体的距离。光线爆炸的时间越长，测量出的距离就越模糊。因此，光突发长度是决定系统分辨率的因素之一。
然而，另一个因素是检测率。调制器可以把光束断开，可以一秒钟切换十亿次，但今天的探测器只能进行大约1亿次测量。检测速度限制了现有的飞行时间系统对厘米级分辨率的限制。
有，然而，另一种成像技术，使分辨率更高，Kadambi说。这种技术是干涉法，其中光束分裂成两个，其中一半在局部循环，另一半则在视觉场景中被发射。反射的样品束与局部的循环光重新结合，两个光束之间的相位差——它们的电磁波的波谷和波峰的相对排列——产生了一个非常精确的测量样品束所经过的距离。
但是干涉术需要仔细地同步两束光束。“你不可能把干涉仪上的车因为它的振动非常敏感，”Kadambi说。“我们正在使用干涉测量的一些想法和激光雷达的一些想法，我们真的把两者结合在了一起。”
在击败
他解释说，他们也使用了声学方面的一些想法。任何人谁是在一个乐器合奏表演是熟悉“跳动的现象。如果两个歌手，说，稍微走调-产生440赫兹的音调和其他在437赫兹的声音的相互作用会产生另一个音，其频率为那些他们唱歌-这种情况下，音符之间的差异，3赫兹。
光脉冲也是如此。如果一个飞行时间成像系统以一秒钟十亿次脉冲的速度将光线发射到场景中，并且返回光与光脉冲999999999秒相结合，结果将是光脉冲信号一秒钟一次，这一比率很容易被商品摄像机探测到。这个缓慢的“节拍”将包含测量距离所需的所有相位信息。
而不是试图同步两个高频光信号作为干涉系统必须kadambi和Raskar只是调节返回的信号，以产生在第一时间将相同的技术。也就是说，他们脉冲已经脉冲光。结果是一样的，但这种方法对于汽车系统更为实用。
“光学相干电子相干的融合是非常独特的，”Raskar说。“我们调光在几兆赫，就像把一个手电筒和关闭每秒数亿次。但是我们用电子的方式改变，而不是光学的。两者的结合真的可以让你获得这个系统的力量。”
通过雾
千兆赫的光学系统补偿由于雾比低频率的系统自然会更好。雾飞行时间系统是有问题的：因为它散射光偏转返回光信号使他们迟到在奇怪的角度。试图在所有噪声中分离出一个真正的信号在计算上是很难做到的。
低频系统，散射引起的相位轻微的移动，一个简单的扰乱，到达检测器的信号。但是在高频系统中，相移相对于信号的频率要大得多。到达不同路径的散射光信号实际上会互相抵消：一个波的波谷会与另一个波的波峰相一致。在威斯康星大学和哥伦比亚大学进行的理论分析表明，这种取消将足够广泛，使得识别一个真正的信号变得容易得多。
“我对这项技术的医学应用的兴奋，”Rajiv Gupta说，先进的X射线成像科学中心主任在马萨诸塞州总医院和哈佛医学院副教授。“我对这项工作能够改变医学成像的潜力印象深刻，因此我们采取了罕见的步骤，直接向我们系的教员招聘研究生来继续这项工作。”
他补充说：“我认为这是飞行时间技术发展中的一个重要里程碑，因为它消除了用飞行时间原理为光进行大规模部署的相机和设备中最严格的要求，即需要快速照相机。”。“Achuta和Ramesh的作品的美是通过创建两个不同频率信号之间的节拍，他们能够使用普通相机的飞行记录的时间。”