Andres Sanchez(左)、Jeremy Wright(中)和Brian Bentz在Sandia国家实验室的雾设施中准备光学测试。Bentz正在领导一个为期三年的项目，使用计算成像来检测、定位和成像雾中的物体。这张照片是在新冠肺炎疫情之前拍摄的。功劳:兰迪·蒙托亚(Randy Montoya)能够在雾中安全运行的自动驾驶无人机和自动出租车听起来可能很有未来感，但桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)雾设施的新研究正在拉近未来。当人和传感器都很难探测到物体时，雾会使水、空气和陆地旅行变得危险。桑迪亚雾设施的研究人员正在通过计算成像领域的新光学研究，以及与美国宇航局高级空中机动、Teledyne FLIR和其他研究人员合作，在定制的雾中测试传感器，这些传感器可以根据需求进行测量和重复生产，来解决这一挑战。
光学工程师杰里米·赖特(Jeremy Wright)说:“重要的是改进光学传感器，以便更好地通过雾感知和识别物体，从而保护人类生命，防止财产损失，并启用新的技术和能力。
桑迪亚的雾室建于2014年，长180英尺，高10英尺，宽10英尺。这个小室衬有塑料布以阻挡雾气。
当团队开始测试时，64个喷嘴发出嘶嘶声，喷射水和盐的定制混合物。随着喷雾扩散，湿度增加，浓雾形成。很快，室内的观察者将无法透过气溶胶看到墙壁、天花板或入口，几英尺外的人和物体将被遮挡或完全隐藏。
桑迪亚的研究人员仔细测量了雾随时间的特性，以了解它是如何形成和变化的。通过调整环境参数，研究人员可以改变雾的属性，以更好地匹配自然产生的雾。
化学工程师安德烈斯·桑切斯(Andres Sanchez)说:“我们的团队可以测量并完全表征我们在工厂产生的雾，我们可以在不同的日子反复产生类似的雾。“当我们测试传感器在雾中的表现时，拥有一致且可测量的条件非常重要。”
为自动驾驶车辆、飞机和无人机提供全天候安全操作
美国宇航局艾姆斯研究中心的研究人员最近访问了桑迪亚，进行了一系列实验来测试商业传感器如何在雾中探测障碍物。革命性航空机动小组是美国宇航局转型工具和技术项目的一部分。
研究小组审查了来自桑迪亚国家实验室雾室测试的数据。这张照片是在新冠肺炎疫情酒店前拍摄的。信贷:兰迪·蒙托亚“我们测试了可能进入自动驾驶飞行器的感知技术，”尼克·克莱默说，他是美国宇航局这个项目的首席工程师。“我们希望确保这些车辆能够在我们的空域安全运行。这项技术将取代飞行员的眼睛，我们需要能够在各种天气下做到这一点。”
该团队在密室中设置了一架静止的无人机作为目标，然后测试了各种传感器，以了解它们在雾中对无人机的感知程度。
克莱姆说:“桑迪亚国家实验室的雾室对这次测试极其重要。“它让我们能够真正调整参数，并观察长距离的变化。我们可以复制与航空航天环境相关的长距离和各种类型的雾。”
克莱姆说，自动飞行技术面临的挑战之一是，会有很多小型飞行器在附近飞行。
“我们需要能够发现并避开这些小型车辆，”Cramer说。“这些测试的结果将使我们能够深入了解目前感知技术在转向自动驾驶汽车方面的差距。”
雾设施有助于证明技术
Teledyne FLIR已经在Sandia的雾设施测试了自己的红外相机，以确定它们对行人和其他物体的检测和分类效果。Teledyne FLIR汽车工程总监克里斯·波什(Chris Posch)表示，这些摄像头可以用来提高当今具有先进驾驶员辅助系统功能的车辆的安全性，例如自动紧急制动和未来的自动驾驶车辆。
“雾测试在自然界中非常难做，因为它转瞬即逝，并且在水滴大小、雾或薄雾的一致性和可重复性方面存在许多固有的差异，”Posch说。“由于桑迪亚雾设施可以反复产生不同含水量和大小的雾，该设施对于以彻底的科学方式收集测试数据至关重要。”
Sandia和Teledyne FLIR使用车辆安全传感器进行了多次性能测试，包括可见光摄像头、长波红外摄像头、中波红外摄像头、短波红外摄像头和激光雷达。
Posch说，结果显示，Teledyne FLIR的长波长红外相机可以在大多数雾中准确检测和分类行人和其他物体，在这些雾中，可见光相机受到挑战。
桑迪亚国家实验室的雾室研究团队成员在为实验做准备后在设施内。这张照片是在新冠肺炎疫情之前拍摄的。荣誉:兰迪·蒙托亚通过雾探测、定位和成像物体的新研究
桑迪亚的一组研究人员最近在《光学快报》上发表了一篇论文，描述了一个为期三年的项目的当前结果，该项目使用计算成像和光在雾中传播和散射背后的科学来创建算法，使传感器能够检测、定位和成像雾中的物体。
电气工程师和项目负责人布莱恩·本茨(Brian Bentz)说:“目前透过雾和散射光进行观察的方法成本很高，而且可能受到限制。“我们正在利用我们所知道的关于光在雾中如何传播和散射的知识来提高感知和态势感知能力。”
Bentz说，该团队已经模拟了光是如何通过雾传播到物体和探测器(通常是相机中的一个像素)的，然后将模式l反转，以估计光来自哪里和物体的特征。通过改变模型，这种方法可以用于可见光或热光线。
Bentz说，该团队已经使用该模型来检测、定位和表征雾中的物体，并将在项目的最后一年致力于成像物体。该团队一直在使用桑迪亚的雾设施进行实验验证。
与这项研究平行的是，桑迪亚团队创建了两个台式雾室，以支持学术联盟合作伙伴印第安纳州普渡大学西拉斐特的一个项目。
桑迪亚正在研究和表征其新的台式雾室产生的雾，而普渡正在使用其双系统进行实验。
普渡大学教授凯文·韦伯正在领导一项研究，旨在开发一种成像技术，该技术基于光散射时如何干扰自身，并利用这些影响来检测物体。
桑迪亚团队最近在SPIE和CLEO展示了他们的工作。
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
