Голография генерирует 3D-изображения окрестности по данным Wi-Fi

25 августа 2017 г., 16:05

Ученые из Мюнхенского технического университета (TUM) разработали процесс голографической визуализации, который отображает излучение передатчика Wi-Fi, для создания трехмерных изображений окружающей среды. Операторы промышленных предприятий могли бы использовать это для отслеживания объектов по мере их перемещения через производственный цех.

В то время как оптические голограммы требуют сложной лазерной технологии, генерация голограмм с микроволновым излучением передатчика Wi-Fi требует только одной фиксированной и одной подвижной антенны, как сообщает доктор Фридеманн Райнхард (Friedemann Reinhard) и Филипп Холл (Philipp Holl) в выпуске научного журнала Physical Review Letters.

«Используя эту технологию, мы можем создать трехмерное изображение пространства вокруг передатчика Wi-Fi, как если бы наши глаза могли видеть микроволновое излучение», - говорит д-р Райнхард, директор Исследовательской группы для квантовых датчиков им. Эмми Нетер в Институте Вальтера Шоттки при Мюнхенском университете. Исследователи предполагают, что изобретение найдет широкое применение в домене Industry 4.0 - автоматизированных промышленных предприятий, в которых локализация деталей и устройств часто затруднена.

Процессы, которые позволяют локализовать микроволновое излучение даже сквозь стены или в которых изменения в сигнальной схеме означают присутствие человека, уже существуют. Новинка заключается в том, что полное пространство может быть отображено посредством голографической обработки сигналов Wi-Fi или сотового телефона.

«Конечно, это поднимает вопросы о конфиденциальности. В конце концов, в определенной степени даже зашифрованные сигналы передают образ окружающего мира внешнему миру, - говорит руководитель проекта д-р Райнхард. - Однако маловероятно, что в ближайшем будущем этот процесс будет использоваться для наблюдения в чужих спальнях. Для этого вам нужно будет обойти здание с большой антенной, которая вряд ли останется незамеченной. Доступны более простые способы».

До сих пор генерирование изображений из СВЧ-излучения требовало специальных передатчиков с большой полосой пропускания. При использовании обработки голографических данных исследователям было достаточно малой ширины полосы типичных домашних Wi-Fi-передатчиков, работающих в полосах 2,4 и 5 ГГц. Можно использовать даже сигналы Bluetooth и сотового телефона. Длины волн этих устройств соответствуют пространственному разрешению в несколько сантиметров.

«Вместо использования подвижной антенны, которая измеряет изображение точка за точкой, можно использовать большее количество антенн для получения видеоподобной частоты изображения, - говорит Филипп Холл, который выполнил эксперименты. - Будущие частоты Wi-Fi, такие как предлагаемый 60-гигагерцовый стандарт IEEE 802.11, позволят снизить разрешение до миллиметра».

Известные оптические методы обработки изображений также могут быть развернуты в голографической технологии Wi-Fi: одним из примеров является методология темного поля, используемая в микроскопии, что улучшает распознавание слаборассеивающих структур. Еще одним процессом является голографирование в белом свете, в котором исследователи используют оставшуюся небольшую полосу пропускания передатчика Wi-Fi для устранения шума от рассеянного излучения.

Концепция обработки микроволновых голограмм, таких как оптические изображения, позволяет сочетать микроволновое изображение с изображениями камеры. Дополнительная информация, извлеченная из микроволновых изображений, может быть встроена в изображение камеры смартфона, например, для отслеживания радиотега, прикрепленного к потерянному элементу.

Но ученые только в начале технологического развития. Например, исследования прозрачности конкретных материалов отсутствуют. Это знание могло бы облегчить разработку полупрозрачных краски или обоев для микроволн для защиты конфиденциальности, в то время как прозрачные материалы могут быть развернуты в заводских цехах, чтобы можно было отслеживать детали.

Исследователи надеются, что дальнейшее улучшение технологии может помочь в поисках жертв, погребенных под лавиной или разрушенным зданием. В то время как традиционные методы позволяют определить локализацию жертв, обработка голографического сигнала может обеспечить пространственное представление разрушенных структур, позволяя спасателям перемещаться вокруг тяжелых объектов и использовать полости в щебне, чтобы систематически определять самый простой подход для быстрого достижения пострадавших.

Голография генерирует 3D-изображения окрестности по данным Wi-Fi