كيفية تحويل الصدى إلى صور ثلاثية الأبعاد

بالعربي/ تتفوق تقنية جديدة مدعومة بالذكاء الاصطناعي على الرادار والسونار والليدار في الحصول على صور ثلاثية الأبعاد باستخدام نفس المبدأ الذي تستخدمه الخفافيش والحيوانات الأخرى.

لا توجد أمثلة قليلة على التقنيات التي تحيط بنا والمستوحاة من العالم الطبيعي: من شكل أجنحة الطائرات إلى الأقمشة الجديدة التي تحاكي جلد أسماك القرش ، مروراً بأذرع آلية مستوحاة من خرطوم الفيلة. هذا هو الحال أيضًا مع أنظمة الكشف عن تحديد الموقع بالصدى ، وهي الطريقة التي تستخدمها الخفافيش والحيوانات الأخرى لتجد طريقها.

يتمثل المبدأ الأساسي لتحديد الموقع بالصدى في إرسال نبضات موجية (أي حزم من الطاقة ، سواء كانت صوتية أو لاسلكية أو ليزر) لمدة قصيرة جدًا في اتجاه معين. ثم يتم قياس المدة التي تستغرقها هذه النبضات للعودة إلى الباعث. تسمح هذه البيانات ، المعروفة باسم وقت العودة ، بتقدير ، مع المعلومات المتعلقة باتجاه انبعاث النبض ، الموضع ثلاثي الأبعاد للجسم.

ومع ذلك ، إذا تم إطلاق النبضات في جميع الاتجاهات ، فإن وقت العودة الذي يقاس بواسطة الكاشف سيسمح لنا فقط بمعرفة المسافة إلى الجسم ، ولكن ليس موقعه في الفضاء. قد يجعلنا هذا نعتقد أن تحديد الموقع بالصدى باستخدام موجات متعددة الاتجاهات وباستخدام كاشف واحد يشكل مهمة مستحيلة.

في ورقة بحثية نشرتها مؤخرًا مجموعتنا البحثية في جامعة جلاسكو ، قدمنا ​​نظامًا جديدًا للتصوير ثلاثي الأبعاد ، بفضل خوارزميات التعلم الآلي ، تمكن من استغلال المعلومات المسجلة في وقت عودة الموجات التي تنعكس عدة مرات. هذه الطريقة ، التي قمنا بتعميدها على أنها “أصداء متعددة المسارات” ، لا تسمح لنا فقط بتحديد موضع الشيء ، ولكن أيضًا بمعرفة شكله وحتى استخراج المعلومات حول العلامات الحيوية للفرد. بالإضافة إلى ذلك ، تحترم التقنية خصوصية الأشخاص في جميع الأوقات ، لأنها لا تتطلب كاميرا. وهذا يعد بإحداث تقدم مهم من حيث الأمن والمراقبة لكبار السن أو المرضى في المستشفيات ، من بين تطبيقات أخرى.

من الخفافيش إلى الليدار

في حالة الخفافيش ، يسمح نظام تحديد الموقع بالصدى المعقد لها بإصدار نبضات موجية قصيرة بترددات مختلفة. بدوره ، يوفر وقت عودة هذه الموجات معلومات عن المسافة إلى عقبة بدقة مكانية تقل عن عُشر ملليمتر. يُخبر الاختلاف في وقت العودة في كل من الأذنين الحيوان ما إذا كان العائق يمينًا أو يسارًا بدقة تصل إلى درجتين ، بينما يسمح شكل الأذنين له بالحصول على معلومات حول ارتفاع الجسم.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن النظام السمعي للخفافيش دقيق للغاية لدرجة أنه يخبرها إذا كانت الفريسة تقترب منها أو تبتعد عنها ، على غرار أنظمة حركة الرادار القائمة على دوبلر. هذا المعنى يسمح لهم أيضًا بالتمييز بين القوام وحتى الأشكال ، مما يجعلهم أكبر الحيوانات المفترسة التي هم عليها في الليل.

المصدر/ investigacionyciencia.esالمترجم/barabic.com