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一種新型的機(jī)器感知方法——高光譜熱雷達(dá)

發(fā)布時(shí)間:2023-09-19
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近日,浙大研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了一種新型機(jī)器感知方法——高光譜熱雷達(dá)HADAR (heat-assisted detection and ranging),也可以簡(jiǎn)稱為“熱雷達(dá)”。開創(chuàng)熱雷達(dá)先河,為機(jī)器感知拓展全新領(lǐng)域。

近日,浙大研發(fā)團(tuán)隊(duì)提出了一種新型機(jī)器感知方法——高光譜熱雷達(dá)HADAR (heat-assisted detection and ranging),也可以簡(jiǎn)稱為“熱雷達(dá)”。開創(chuàng)熱雷達(dá)先河,為機(jī)器感知拓展全新領(lǐng)域。


高光譜熱雷達(dá)


高光譜熱雷達(dá)的應(yīng)用

微波雷達(dá)、激光雷達(dá)與聲納都是主動(dòng)式傳感,它們會(huì)主動(dòng)向環(huán)境發(fā)射信號(hào)。熱雷達(dá)是被動(dòng)式傳感,會(huì)和相機(jī)一樣“默默”地接收信號(hào)。

浙大課題組之所以將它取名為雷達(dá),是希望有朝一日熱雷達(dá)可以像微波雷達(dá)和激光雷達(dá)一樣,在各行各業(yè)中取得廣泛應(yīng)用。

熱雷達(dá)最直接的應(yīng)用就是作為機(jī)器人以及無(wú)人駕駛汽車的傳感器。熱雷達(dá)采取完全被動(dòng)式的傳感方式,可以感知材料、溫度、幾何紋理等多維度的物理信息,還能在黑夜看到類似白天的景象,這將為機(jī)器人提供全新的機(jī)器視覺(jué)支持。

熱雷達(dá)也能用于野生動(dòng)物監(jiān)測(cè)。野生動(dòng)物大多只在夜間活動(dòng)。熱雷達(dá)的夜視能力以及靈敏的溫度感知能力,將幫助我們更好地監(jiān)測(cè)珍稀野生動(dòng)物。

熱雷達(dá)也可用于智能醫(yī)療,更好地在夜間監(jiān)測(cè)患者的行為、狀態(tài)。

熱雷達(dá)還能用于國(guó)防領(lǐng)域,由于其具備被動(dòng)傳感的特征,故其具有良好的隱蔽性。

?高光譜熱雷達(dá)應(yīng)用

紅外高光譜成像數(shù)據(jù)庫(kù)

為了研究熱雷達(dá),研究者自學(xué)了一些計(jì)算機(jī)圖形的基礎(chǔ)知識(shí),并且開發(fā)出一個(gè)基于光線追跡的計(jì)算機(jī)圖形仿真軟件,生成了世界上唯一一個(gè)公開的紅外高光譜成像的數(shù)據(jù)庫(kù)(the HADAR database)。

利用這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),他們開始訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí),并對(duì)熱雷達(dá)理論進(jìn)行數(shù)值驗(yàn)證。同時(shí),利用 DARPA 項(xiàng)目組提供的更加優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),鮑芳琳開發(fā)了一系列算法,在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了熱雷達(dá)的所有效果,包括 TeX 視覺(jué)、類比于白天的夜視能力、顯著優(yōu)于傳統(tǒng)熱成像的目標(biāo)探測(cè)與距離測(cè)量等。

熱雷達(dá)是一個(gè)新概念,也是一個(gè)跨領(lǐng)域的工作,涵蓋光學(xué)信息理論、機(jī)器學(xué)習(xí)算法、實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)、與當(dāng)前機(jī)器視覺(jué)的對(duì)比分析等內(nèi)容。盡管熱雷達(dá)涉及到多個(gè)學(xué)科的知識(shí),但它本身是一個(gè)新生事物,不曾被明確定義過(guò)。也許若干年后,熱雷達(dá)本身就成了一個(gè)研究方向。

但是,目前的熱雷達(dá)仍然處于概念驗(yàn)證的階段,還有很多理論需要通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證,也有更多應(yīng)用值得去探索。

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