Forskare har utvecklat den första LiDAR-baserade head-up-skärmen för förstärkt verklighet för användning i fordon. Tester på en prototypversion av tekniken tyder på att den kan förbättra trafiksäkerheten genom att "se igenom" föremål för att varna för potentiella faror utan att distrahera föraren.

Teknologin, utvecklat av forskare från University of Cambridge, University of Oxford och University College London (UCL), är baserad på LiDAR (ljusdetektering och intervall), och använder LiDAR-data för att skapa ultrahögupplösta holografiska representationer av vägobjekt som strålar direkt till förarens ögon, istället för 2D-vindrutor som används i de flesta head-up-skärmar.

Även om tekniken ännu inte har testats i en bil, tidiga tester, baserat på data som samlats in från en upptagen gata i centrala London, visade att de holografiska bilderna visas i förarens synfält enligt deras faktiska position, skapa en förstärkt verklighet. Detta kan vara särskilt användbart när föremål som vägskyltar döljs av stora träd eller lastbilar, till exempel, så att föraren kan se igenom visuella hinder. Resultaten rapporteras i journalen Optik Express .

"Head-up-skärmar införlivas i anslutna fordon, och vanligtvis projicera information som hastighet eller bränslenivåer direkt på vindrutan framför föraren, som måste hålla ögonen på vägen, "sa huvudförfattaren Jana Skirnewskaja, en doktorsexamen kandidat från Cambridge Department of Engineering. "Dock, vi ville gå ett steg längre genom att representera riktiga objekt som panoramavy 3D -projektioner. "

Skirnewskaja och hennes kollegor baserade sitt system på LiDAR, en fjärranalysmetod som fungerar genom att skicka ut en laserpuls för att mäta avståndet mellan skannern och ett objekt. LiDAR används vanligtvis inom jordbruket, arkeologi och geografi, men det testas också i autonoma fordon för att upptäcka hinder.

Med LiDAR, forskarna skannade Malet Street, en upptagen gata på UCL -campus i centrala London. Medförfattare Phil Wilkes, en geograf som normalt använder LiDAR för att skanna tropiska skogar, skannade hela gatan med hjälp av en teknik som kallas terrestrisk laserskanning. Miljoner pulser skickades ut från flera positioner längs Malet Street. LiDAR -data kombinerades sedan med punktmolndata, bygga upp en 3D -modell.

"Den här vägen, vi kan sy ihop skanningarna, bygga en hel scen, som inte bara fångar träd, men bilar, lastbilar, människor, tecken, och allt annat du skulle se på en typisk stadsgata, "sa Wilkes." Även om data vi fångade var från en stationär plattform, det liknar sensorerna som kommer att finnas i nästa generation av autonoma eller halvautonoma fordon. "

När 3D -modellen av Malet St färdigställdes, forskarna förvandlade sedan olika objekt på gatan till holografiska projektioner. LiDAR -uppgifterna, i form av punktmoln, bearbetades med separationsalgoritmer för att identifiera och extrahera målobjekten. En annan algoritm användes för att konvertera målobjekten till datorgenererade diffraktionsmönster. Dessa datapunkter implementerades i den optiska installationen för att projicera 3D -holografiska objekt i förarens synfält.

Den optiska installationen kan projicera flera lager av hologram med hjälp av avancerade algoritmer. Den holografiska projektionen kan visas i olika storlekar och är i linje med positionen för det representerade verkliga objektet på gatan. Till exempel, ett dolt gatuskylt skulle framstå som en holografisk projektion i förhållande till dess faktiska position bakom hindret, fungerar som en varningsmekanism.

I framtiden, forskarna hoppas kunna förfina sitt system genom att anpassa layouten på head-up-displayerna och har skapat en algoritm som kan projicera flera lager av olika objekt. Dessa skiktade hologram kan arrangeras fritt i förarens synutrymme. Till exempel, i det första lagret, en trafikskylt på ett längre avstånd kan projiceras på en mindre storlek. I det andra lagret, en varningsskylt på närmare avstånd kan visas i större storlek.

"Denna skiktteknik ger en förstärkt verklighetsupplevelse och varnar föraren på ett naturligt sätt, "sa Skirnewskaja." Varje individ kan ha olika preferenser för sina visningsalternativ. Till exempel, förarens livsviktiga hälsotecken kan projiceras på en önskad plats för head-up-displayen.

"Panoramaiska holografiska projektioner kan vara ett värdefullt komplement till befintliga säkerhetsåtgärder genom att visa vägobjekt i realtid. Hologram fungerar för att varna föraren men är inte en distraktion."

Forskarna arbetar nu med att miniatyrisera de optiska komponenterna som används i deras holografiska upplägg så att de får plats i en bil. När installationen är klar, fordonstester på allmänna vägar i Cambridge kommer att utföras.