камера которая видит сквозь стены
Камеры нового поколения смогут видеть сквозь стены
А вам нравится камера на вашем новеньком смартфоне? Она может определять лицо на фотографии и снимать видео в режиме slow-motion в высочайшем разрешении. Но эти технологические прорывы — лишь начало большой революции, которая разворачивается у нас на глазах. Последние исследования в области камер отходят от увеличения числа мегапикселей в пользу слияния данных камер с вычислительной мощностью. И здесь имеется в виду не обработка в стиле Photoshop, когда на изображение накладываются эффекты и фильтры, а скорее новый подход, когда поступающие данные вообще не похожи на изображение. Изображением они становятся после серии вычислительных манипуляций, которые часто связаны со сложной математикой и моделированием того, как свет проходит через сцену или камеру.
Дополнительный уровень вычислительной обработки магически освобождает нас от цепочек обычных методов визуализации. В один прекрасный день нам больше не будут нужны камеры в обычном смысле. Вместо этого мы будем использовать световые детекторы, которые еще несколько лет назад никто даже и не рассматривал для создания изображений. И они будут способны на удивительные вещи: видеть через туман, заглядывать внутрь человеческого тела и даже видеть сквозь стены.
Однопиксельные камеры
Среди любопытных примеров — однопиксельная камера, которая опирается на совершенно простой принцип. Стандартные камеры используют множество пикселей (крошечных чувствительных элементов) для захвата сцены, которая освещена одним источником света (в большинстве случаев). Но можно сделать и наоборот: улавливать информацию из множества источников света с помощью одного пикселя.
Для этого вам нужен контролируемый источник света, даже простой проектор данных, который освещает сцену одним пятном или выдает серию разных паттернов. Для каждого пятна освещения или паттерна можно измерить количество отраженного света и суммировать его, создав конечное изображение.
Очевидно, недостаток такой фотосъемки заключается в том, что вам придется передать множество освещенных пятен или паттернов, чтобы создать одно изображение (обычная камера сделает это одним щелчком затвора). Но такая форма визуализации позволит создать изображение, которое камеры создать не смогут, например, в длинах волн света за пределами видимого спектра, которые не смогут уловить обычные детекторы камер.
Эти камеры можно использовать для создания фотографий через туман или густой падающий снег. Или они могут имитировать глаза некоторых животных и автоматически увеличивать разрешение изображения (количество деталей, которое оно захватывает) в зависимости от того, что находится на сцене.
Можно даже поймать изображения из частиц света, которые никогда не взаимодействовали с объектом, который мы хотим сфотографировать. Таким образом можно было бы использовать идею «квантовой запутанности» — две частицы могут быть запутаны таким образом, что происходящее с одной мгновенно будет отражаться на другой частице, даже если они находятся на большом расстоянии друг от друга. Можно было бы изучать свойства объектов, которые меняются при освещении. Так, можно было бы понять, как выглядит сетчатка глаза в темноте (очевидно, не так, как на свету).
Мультисенсорная визуализация
Однопиксельная визуализация — лишь одно из простых новшеств, которые появляются в новейших камерах и опираются на традиционную концепцию создания изображения. Однако в настоящее время мы наблюдаем рост интереса к системам, которые используют много информации, в то время как традиционные методы собирают лишь небольшую ее часть.
Именно здесь мы могли бы использовать мультисенсорные подходы, которые включают множество разных детекторов, направленных на одну сцену. Телескоп Хаббла был хорошим примером того, что это работает, создав снимки из сочетания множества снимков, сделанных на разной длине волны. Но сегодня вы можете купить коммерческий вариант такой технологии, например, воплощенный в камере Lytro, которая собирает информацию об интенсивности света и направлении на одном датчике, а затем производит снимки, которые можно перефокусировать уже после съемки.
Камера следующего поколения, вероятно, будет похожа на камеру Light L16, которая оснащена новейшими технологиями на основе более десятка разных датчиков. Их данные объединяются при помощи компьютера, чтобы создать 50-мегабайтовое, перефокусируемое и повторно масштабируемое изображение профессионального качества. Сама камера выглядит как интерпретация камеры телефона в стиле Пикассо.
И это пока еще первые шаги к созданию камер нового поколения, которые изменят наше отношение к фотографиям. Ученые работают над проблемой съемки в тумане, сквозь стены и даже планируют заглянуть в тело и мозг человека. Все эти методы полагаются на совмещение изображений с моделями, которые объясняют, как свет движется в разных субстанциях.
Еще один интересный подход основан на том, как искусственный интеллект «учится» распознавать объекты в данных. Эти методы вдохновлены процессом обучения, который протекает в мозге человека, и, вероятнее всего, будут играть крупную роль в будущих системах визуализации.
Технологии с одним фотоном и квантовой визуализацией также постепенно вызревают — они смогут делать снимки в условиях невероятно низкой освещенности и видео с невероятно быстрой скоростью, триллионы кадров в секунду. Этого достаточно, чтобы снять даже сам свет, проходящий через сцену.
Некоторым из этих приложений потребуется еще немного времени для полного развития, но теперь мы знаем, что физика позволяет нам решать эти и другие проблемы с помощью умного сочетания новых технологий и вычислительной изобретательности.
Wi-Vi: как видеть сквозь стены и отслеживать перемещения людей по сигналу Wi-Fi
В фантастических фильмах иногда показывают установки, позволяющие видеть людей за стенами и укрытиями. Благодаря усилиям специалистов Лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института такая возможность понемногу становится реальностью. Речь не о тепловизорах и не о рентгене. Определить число людей в помещении за стеной или закрытой дверью теперь помогает обычный Wi-Fi.
Возможность обнаружить человека за непрозрачной преградой всегда интересовала военных, службы специального назначения и спасателей. Дальше всех продвинулась компания Camero-Tech, представив в последние годы несколько серийных вариантов такого оборудования.
Каждый из этих приборов работал по принципу радара. Изучаемая зона освещалась электромагнитными волнами той длины, которая позволяла проникать сквозь препятствия. По характеру их отражения судили о количестве объектов на пути распространения радиоволн, их скорости и направлении перемещения.
Такие методы уже применяются спецслужбами, но ещё не позволяют достичь желаемого результата. Приборы дорогие и сложные, крупногабаритные либо малоэффективные. но главная проблема даже не в этом. Малоподвижные цели (например, заложников) так практически не видно, а сам факт радиотехнической разведки становится явным и может выдать оперативную группу с головой. Конечно, в демо-роликах всё проходит идеально.
Профессор кафедры электротехники и компьютерных наук Дина Катаби (Dina Katabi) и её аспирант Фадел Адиб (Fadel Adib) пошли немного другим путём и приблизились к решению одной из двух ключевых проблем. В созданном ими устройстве используется широко распространённый диапазон Wi-Fi, на слабое повышение активности в котором вряд ли кто-то отреагирует.
В стандарте IEEE 802.11 выделяется четырнадцать каналов с длиной волны от 121 до 124 мм. Дециметровый диапазон и типичная мощность до ста милливатт приводят к тому, что качество связи в значительной степени зависит от наличия любых преград на пути распространения сигнала. Заметное влияние оказывает перемещение людей, что и используется в данном случае.
В реальных условиях практически не встречаются сплошные стены. В них есть пустоты, стыки, технологические отверстия и штробы, поэтому слабый сигнал Wi-Fi проходит даже через преграды, которые внешне кажутся монолитными.
В устройстве Wi-Vi (аббревиатура от Wireless Vision) маломощный сигнал излучается в противофазе одновременно двумя антеннами. Отражения радиоволн регистрируются одним приёмником. Основная доля отражений возникает от стен и других неподвижных объектов внутри исследуемого помещения. Такие радиоволны приходят одновременно и взаимно гасятся, а оставшийся минимальный шум отфильтровывается программным способом. В итоге учитываются только радиоволны, отразившиеся от движущихся объектов – людей.
Приведённый ролик демонстрирует не только возможность определить присутствие людей в зоне действия источника сигнала Wi-Fi, но и узнать направление их движения. Когда человек удаляется от размещённого за стеной прибора, возникает доплеровское смещение, меняется угол отражения радиоволн и график уходит вниз. Соответственно движение в направлении антенны вызывает резкий подъём на графике, а топтание на месте отмечается слабыми всплесками в районе фонового уровня от статичного окружения.
Раньше подобных результатов удавалось достичь только с помощью массива разнесённых по большой площади антенн, индивидуальных приёмников для каждой и сложных алгоритмов обработки.
Прототип Wi-Vi использует только две антенны и один приёмник, что в разы уменьшает габариты и стоимость прибора. По словам разработчиков, с помощью первой версии устройства уже можно отслеживать перемещение за стеной как отдельных людей, так и группы численностью до трёх человек.
Впервые технология Wi-Vi была представлена на проходившей в Гонконге конференции SIGCOMM. В качестве примеров практического использования докладчиками приводились сценарии работы поисково-спасательных команд, выявление засады сотрудниками полиции, а также оценка сил противника и поиск заложников антитеррористическими подразделениями.
К похожей концепции пришли в прошлом году и в университетском колледже Лондона. Созданный там прототип Wi-Fi-сканера примечателен тем, что никак не выдаёт самого факта проведения разведки. Это пассивное устройство, анализирующее изменение характеристик сигнала на частоте 2,4 ГГц от изначально работающих точек доступа Wi-Fi.
Есть у описываемых технологий и совершенно другие потенциальные сферы применения. Например, на их основе можно создавать системы постоянного подсчёта количества людей в общественном месте и регулировать его работу. Появляется возможность автоматически изменять параметры работы климатической системы и вентиляции, скорость движения эскалаторов, частоту следования транспорта, своевременно получать сообщения о потребности в дополнительном персонале и применять другие схемы адаптивного управления.
Камеры в смартфонах смогут видеть сквозь стены
Этот предприимчивый парень ждет не дождется смартфона-рентгена! (Карикатура © 2012 Sun Home)
Подписывайтесь на наш нескучный канал в Telegram, чтобы ничего не пропустить.
вроде и не первое апреля.
“. а владеть подобной техникой будут только военные, медицинские и еще какие-то учреждения.” При нашем уровне коррупции этими технологиями (фотокамерами) очень скоро овладеют “разномастные извращенцы.” А так если эта информация не розыгрыш, то технологии действительно стремительно развиваются и это радует.
Но при чем тут ренген на снимке? Сдается мне что фотографии человека в ИК спектре это немного не то что хоят увидеть воуяристы.
Под третьей картинкой ссылка на источники.
Я имел ввиду еще более пруф, ученые же заявление где-то делали.
Я так понимаю, что Айфоня будет просто дисплеем у мифического прибора. Зачем прибору дисплей, если у всех есть Айфон? Логично! Прибор смотрит, Айфон видит:)
Ждите китайские планшеты с такой фишкой)
Как смотреть сквозь стены с помощью iPhone. Обзор тепловизоров Seek Thermal
Что, если я скажу, что с помощью небольшого гаджета мой iPhone получил крайне необычную функциональность?
Во-первых, смартфон стал невероятно полезным для дома и дачи. Во-вторых, он стал круто развлекать, дав способности практически супергероев. Не верите? Зря.
Фантастическая штука, позволяющая видеть «сквозь» стены и определять температуры удаленных объектов. «Зрение Хищника», с помощью которого можно увидеть, например, неисправности проводки.
Рассказываю, что такое мобильный тепловизор, почему его возможности стоит попробовать каждому и почему наибольшей известностью среди таких помощников являются продукты фирмы Seek Thermal.
Что такое тепловизор и как он работает?
Тепловизор — устройство, позволяющее увидеть на экране различия температуры объектов.
Окружающие предметы по-разному нагреваются и испускают собственное инфракрасное излучение. Увидеть его можно с помощью специальных камер, которые оборудованы инфракрасными датчиками, так называемыми болометрическими (тепловыми) матрицами.
Инфракрасное излучение, собранное и сфокусированное на сенсоре объективом тепловизора, нагревает элементы матрицы в соответствии с распределением температуры наблюдаемого объекта.
Другими словами, полученное с помощью таких датчиков изображение анализируется, и на экране тепловизора выдается в виде контрастной картинки с переливающимися цветами. Каждый из оттенков означает определенную температуру объекта.
Долгое время тепловизоры были фантастическими гаджетами «из голливудских блокбастеров», недоступными простому обывателю. Используемая сложная оптика и соответствующие цены от 100 тыс. рублей переводили тепловизоры на полку с дорогими «игрушками».
Ситуация изменилась, когда стали появляться тепловизоры для смартфонов.
Зачем может пригодиться тепловизор в домашних условиях
Автор, ты уверен, что мне тепловизор нужен? Это же узкоспециализированная вещь! На самом деле это технологичная и увлекательная штука, она может быть полезной любому!
Сохраняем тепло в доме
Тепловизор можно (и нужно!) использовать для определения утечек тепла в межпанельных швах, стенах и окнах. Другими словами, устройство «проверит» подозрительно большие затраты на отопление. Особенно, если вы живете в коттедже.
Проверяем промерзающие стеклопакеты
Можно выявить энергоэффективные и плохо утепленные участки дома, или, например, найти стеклопакет с трещиной или требующую герметизации раму.
Экономия всего за один отопительный сезон запросто может превысить стоимость тепловизора.
Устраняем течь в кровле на даче
Тепловизор также поможет обнаружить влагу и устранить течь в кровле.
При испарении вода поглощает тепло из влажного материала, что создает нужный контраст температур для обнаружения тепловизором.
Между прочим, влага, разрушая теплоизоляцию, вызывает коррозию металлических конструкций и является причиной появления плесени и грибка. А это уже потенциальные проблемы не только с домом, но и со здоровьем! Стоит с этим быть всегда внимательными.
Выявляем проблемы с коммуникацией
Тепловизор поможет точно определить расположение коммуникаций, заглянуть внутрь труб, чтобы найти засор, или воздушную пробку в батарее отопления.
Убеждаемся в работоспособности осветительных приборов
В последнее время часто меняете лампочки? С помощью тепловизора можно легко понять, не перегреваются ли они. Это может привести не только к выходу её из строя, но и более серьезным последствиям.
Осматриваем проводку
Наконец, он поможет найти неисправности в электропроводке — где она критически греется. Там возможен потенциальный источник возгорания.
Как выбрать хороший тепловизор
Мобильный тепловизор представляет из себя компактное устройство, которое подключается к смартфону и соответственно, передает картинку на его экран. Большую часть вычислений берет на себя процессор смартфона, ведь он по мощности не уступает процессорам современных компьютеров.
Фишка в том, что изначально такие гаджеты стали производится на китайских заводах. Качество подобных устройств было соответствующим – отвратные дисплеи с низким разрешением и отсутствие адекватной гарантии.
Между тем, именно качество картинки и надежность – основные параметры, на которые стоит обращать при покупке. Никому не нужен тепловизор, который видит только с 5 метров, показывает мутное изображение и работает месяц.
Появление на рынке продукции Seek Thermal стало глотком свежего воздуха.
Американская компания специализируется на выпуске компактных самостоятельных «приборов ночного видения» (с дисплеем и батареей), не требующих подключения к смартфону, а также мобильных тепловизоров.
Здесь сразу несколько преимуществ: Seek Thermal обладают тепловыми матрицами высокого разрешения. Именно такие применяются в дорогих промышленных устройствах.
В теории, тепловизор должен показывать точную температуру тела, но это не так
Для понимания, у дешевых китайских разрешение матрицы всего 60 на 60 точек в то время, как даже в самой простой версии тепловизора от Seek Thermal установлена матрица с разрешением 206х156 точек.
Тепловизооры Seek Thermal могут похвастаться высокопрочными магниевыемыми корпусами. За надежность устройств можно не беспокоиться.
Наконец, устройства Seek Thermal собираются в солнечной Калифорнии (США), а не где-то в непонятных подвалах китайских заводов.
Другими словами, продукция отвечает высоким требованиям, которые можно предъявить к подобным гаджетам.
Работает прямо от смартфона: Compact Pro
На российском рынке сегодня можно найти три модели мобильных тепловизоров Seek Thermal – Compact, CompactXR и Compact Pro. Каждая из них продаются в нескольких версиях: с портом Lightning, microUSB или USB-C для Android.
Другими словами, либо для айфонов, либо для смартфонов на Android.
Визуально кажется, что все модели одинаковые. У них небольшой магниевый корпус, схожих размеров и формы. Отличие заключается лишь в цвете объектива.
Почти, как у объективов Canon. Все интересующиеся сферой фототехники знают, что красное кольцо на объективе означает серию L, то есть более дорогую и качественную оптику. Здесь похожая ситуация. Если у самой простой модели Compact вокруг стекла объектива черный пластик, то в дорогой модели Compact Pro он бордовый.
Базовая версия Compact – это разрешение матрицы 206х156 (32000 точек), частота съемки 9 кадров в секунду, угол обзора 36 градусов и дальность виденья – 300 метров.
Более продвинутая модель CompactXR имеет разрешение матрицы 206х156 (32000 точек) и ту же частоту съемки 9 кадров в секунду. Угол обзора составляет те же 36 градусов, но зато тепловизор «видит» аж до 550 метров.
Наконец, топовая Compact Pro обладает матрицей с разрешением 320х240 (76800 точек), делает 9 кадров в секунду, имеет угол обзора 32 градуса и способен «смотреть вперед» на расстояние до 550 метров.
Автономный тепловизор: Reveal Pro
Для тех, кто по каким-то причинам не хочет быть привязанным к смартфону (например, пользуется исключительно кнопочным телефоном) стоит смотреть в сторону самостоятельных портативных устройств, не требующих подключения к смартфону. У компании Seek Thermal серия таких устройств получила название Reveal.
Это компактные ударопрочные устройства с экранами высокого разрешения. Корпуса сертифицированы по стандарту защиты IPX5.
Другими словами, модели Reveal могут выдержать работу в жестких условиях, будь это проливной дождь или падение со значительной высоты.
У модели Reveal (blue) разрешение матрицы 206х156 (32000 точек), угол обзора 36 градусов, частота съемки 9 кадров в секунду, дальность – 150 метров.
Reveal XR обладает такой же матрицей (206х156) и частотой съемки (9 кадров в секунду), углом обзора всего 20 градусов, зато «бьет» аж на 275 метров.
Наконец, старшая модель в линейке Reveal Pro имеет матрицу с разрешением 320х240 (76800 точек) и угол обзора 32 градуса. Она делает 9 кадров в секунду и способна обнаруживать объекты на расстоянии до 550 метров.
Снимает сам и транслирует картинку на смартфон: Shot Pro
Наиболее заинтересовавшихся темой «ночного виденья» стоит смотреть на самую продвинутую линейку тепловизоров Seek Thermal под названием Shot Series.
Это линейка самостоятельных профессиональных тепловизоров, не требующих подключения к смартфону или компьютеру. Они обладают ударопрочными корпусами, защищенными по стандарту IP54 и способными выдержать случайное падение с большой высоты.
В линейке представлено две модели:
Seek Thermal Shot имеет тепловой сенсор (матрицу) с разрешением 206х156, угол обзора 36 градусов. Тепловизор способен делать до 9 кадров в секунду и бить на 300 метров вперед.
Самая крутая версия – Seek Thermal Shot PRO. Здесь установлена матрица с разрешением 320х240, а угол обзора составляет аж 57 градусов. Устройство делает 9 кадров в секунду и видит до 550 метров.
Но самое главное – обе модели Shot Series позволяют редактировать и анализировать полученные тепловизионные фотографий прямо на 3,5-дюймовом экране устройства.
Кроме того, с помощью функции SeekFusion можно регулировать соотношения естественной и тепловой картинки, тем самым быстро находя проблемные (чересчур холодные/горячие) места.
Также можно передавать и транслировать изображения по Wi-Fi на смартфон или планшет.
Shot Series это по-настоящему самостоятельные гаджеты. Тепловизоры обладают встроенным штативным креплением и идеально подойдут для установки в труднодоступные места для длительного стационарного наблюдения.
Можно практически устроить на даче фотоловушки для диких животных! Заряда встроенной батареи хватит на четыре часа «охоты», а объем встроенной памяти составляет 4 гб.
Выводы
Тепловизоры сегодня – это уже не дорогостоящая игрушка из фантастического боевика, а полезная и нужная в хозяйстве вещь. Они способны решать и находить множество проблем в домах и избежать рисков их появления. Будь то, неисправности в электропроводке, течь кровли или даже плесень на стенах.
Разнообразие линейки тепловизоров Seek Thermal позволяет найти подходящую под определенные параметры модель. Это может быть самостоятельное компактное ударопрочное устройство, продвинутая модель для профессионалов или удобная версия для смартфона. Как говорится, выбор за вами.
Купить тепловизоры Seek Thermal по специальной цене со скидкой 10% можно по промокоду STIP. Акция действует до 31 января 2020 года.