L’affichage holographique 3D haute définition peut améliorer la sécurité routière

Gauche: Image d’un arbre basé sur des données LiDAR. Droite: la même image a été convertie en image 3D. Crédits: Jana Skirnewskaja

Les chercheurs ont développé le premier écran de réalité augmentée basé sur LiDAR pour une utilisation dans les véhicules. Des tests sur une première version de la technologie indiquent qu’elle peut améliorer la sécurité routière en «voyant à travers» des objets pour alerter les dangers potentiels sans distraire le conducteur.

La technologie, développée par des chercheurs de l’Université de Cambridge, et L’université d’Oxford, Et l’University College London (UCL), basé sur LiDAR (Light Detection and Range Detection), et utilise les données LiDAR pour créer des représentations 3D haute résolution d’objets de la route qui sont diffusées directement aux yeux du conducteur, plutôt que sur le pare-brise bidimensionnel projections utilisées dans la plupart des écrans.

Bien que la technologie n’ait pas encore été testée dans un véhicule, les premiers tests, basés sur des données collectées dans une rue animée du centre de Londres, ont montré que les hologrammes apparaissent dans le champ de vision du conducteur en fonction de leur emplacement physique, créant une réalité augmentée. Cela peut être particulièrement utile lorsque des éléments tels que des panneaux de signalisation sont cachés par de grands arbres ou des camions, par exemple, ce qui permet au conducteur de «voir» les obstacles visuels. Les résultats sont rapportés dans le journal Optex Express.

L’auteur principal Jana Skirnewskaja, PhD, a déclaré: «Les affichages aériens sont intégrés dans les véhicules connectés et affichent généralement des informations telles que la vitesse ou les niveaux de carburant directement sur le pare-brise devant le conducteur, qui doit surveiller la route.» Candidat du département d’ingénierie de Cambridge. « Cependant, nous voulions aller plus loin en représentant des objets réels sous forme de projections panoramiques 3D. »

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Skirnewskaja et ses collègues ont basé leur système sur LiDAR, une méthode de télédétection qui fonctionne en envoyant une impulsion laser pour mesurer la distance entre le scanner et l’objet. LiDAR est couramment utilisé dans l’agriculture, l’archéologie et la géographie, mais il est également testé dans des véhicules autonomes pour la détection d’obstacles.

À l’aide de LiDAR, les chercheurs ont enquêté sur Malet Street, une rue animée du campus de l’UCL dans le centre de Londres. Le co-auteur Phil Wilkes, un géographe qui utilise généralement LiDAR pour étudier les forêts tropicales, a scanné toute la rue avec une technique appelée balayage laser du sol. Des millions de légumineuses ont été envoyées à partir de plusieurs endroits le long de la rue Mallet. Les données LiDAR ont ensuite été combinées avec les données du nuage de points, et un modèle 3D a été construit.

«De cette façon, nous pouvons rassembler les scans et construire une scène entière, en ramassant non seulement des arbres, mais aussi des voitures, des camions, des gens, des panneaux et tout ce que vous pourriez voir dans une rue typique de la ville», a déclaré Wilkes. « Bien que les données capturées proviennent d’une plate-forme fixe, elles sont similaires aux capteurs qui seront présents dans la prochaine génération de véhicules autonomes ou semi-autonomes. »

Une fois le modèle 3D de Malet St terminé, les chercheurs ont ensuite transformé divers objets de la rue en projections 3D. Les données LiDAR, sous forme de nuages ​​de points, ont été traitées par des algorithmes de séparation pour identifier et extraire les objets cibles. Un autre algorithme a été utilisé pour convertir les organismes cibles en modèles de diffraction générés par ordinateur. Ces points de données ont été implémentés dans la configuration optique pour visualiser des objets 3D 3D dans le champ de vision du conducteur.

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La configuration optique est capable d’afficher plusieurs couches d’hologrammes à l’aide d’algorithmes avancés. La projection holographique peut apparaître dans différentes tailles et correspondre à la position de l’objet réel représenté dans la rue. Par exemple, un panneau de signalisation masqué peut apparaître comme une projection 3D par rapport à son emplacement physique derrière l’obstacle et agir comme un mécanisme d’alerte.

À l’avenir, les chercheurs espèrent améliorer leur système en personnalisant la disposition des affichages en hauteur et en créant un algorithme capable d’afficher plusieurs couches d’objets différents. Ces hologrammes en couches peuvent être disposés librement dans l’espace de vision du conducteur. Par exemple, dans la première couche, un feu de signalisation peut être affiché à une autre distance avec une taille plus petite. Dans la deuxième couche, un panneau d’avertissement peut être affiché à une distance plus proche avec une taille plus grande.

«Cette technologie en couches offre une expérience de réalité augmentée et alerte le conducteur de manière naturelle», a déclaré Skirnewskaja. «Chacun peut avoir des préférences différentes pour ses propres options d’affichage. Par exemple, les signes de santé vitaux du conducteur peuvent être affichés à l’endroit souhaité sur l’affichage tête haute.

Les projections panoramiques 3D peuvent être un complément précieux aux mesures de sécurité existantes en montrant les objets de la route en temps réel. L’hologramme alerte le conducteur mais ne le distrait pas. « 

Les chercheurs travaillent maintenant à réduire les composants optiques utilisés dans la structure holographique afin qu’ils puissent être placés dans la voiture. Une fois la préparation terminée, des essais de véhicules seront effectués sur les voies publiques de Cambridge.

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Référence: «Hologrammes numériques dérivés de LiDAR pour les affichages de véhicules» Publié par Jana Skernewskaaga, Yunwin Montelongo, Phil Wilkes et Timothy de Wilkinson, 21 avril 2021; Optex Express.
DOI: 10.1364 / OE.420740

Skirnewskaja est doctorante au Centre EPSRC pour la formation doctorale (CDT) en systèmes électroniques et photoniques connectés, un centre conjoint avec l’Université de Cambridge et l’UCLA. Elle est également membre de la German Business Foundation (SDW).

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