La visión artificial 3D es más rápida, barata y sólo necesita un píxel

Los coches autónomos o los sistemas de ayuda a la conducción dependen de múltiples sensores, respaldados por una gran cantidad de potencia informática. ¿Pero es necesaria tanta? Un equipo de investigación liderado por la Universidad Tsinghua de China busca reducir las necesidades informáticas con un sistema de seguimiento... que sólo requiere un píxel para realizar el trabajo.

Cuando se empezó a pensar en automóviles autónomos o sistemas de seguridad inteligentes, los sistemas de visión por ordenador necesarios para que funcionasen bien parecían una cuestión sencilla: Conectas una cámara a un procesador, se combinan algunos algoritmos...  y listo. Más o menos como un humano, que procesan imágenes casi sin esfuerzo, con un par de «cámaras biológicas».

Ni por asomo. Un ojo humano es sencillo desde el punto de vista de la óptica, pero el procesamiento tras él es asombrosamente complejo: cómo un humano usa esta información y reacciona ante ella de manera casi refleja, activando cualquier parte del cuerpo al instante. Copiar esa habilidad es una tarea casi imposible.

El avance del equipo de Tsinghua implica el desarrollo de un método 3D para rastrear objetos que se mueven rápidamente y, al mismo tiempo, reducir los requisitos informáticos. Lo inteligente es hacer esto no con una imagen completa, sino confiando en un solo píxel.

«Nuestro enfoque no requiere reconstruir la imagen del objeto para calcular su posición, lo que reduce el almacenamiento de datos y los costos computacionales», dijo el líder del equipo de investigación Zihan Geng. «Adquirir una coordenada 3D requiere sólo seis bytes de espacio de almacenamiento y 2,4 microsegundos de tiempo de cálculo. Esto podría reducir el costo del equipo necesario para el seguimiento de alta velocidad, haciendo que la tecnología sea más accesible. y habilitar nuevas aplicaciones».

Según el equipo, con un solo detector su técnica puede rastrear un objeto 200 veces más rápido que los métodos tradicionales basados ​​en vídeo, sin ninguna información previa y con una potencia informática mínima. Lo hace proyectando patrones de luz geométricos sobre el objeto y midiendo la intensidad de un solo píxel. Utilizando matemáticas (tan complejas que no podemos explicártelas) se puede calcular la posición y trayectoria del objeto.

El equipo empezó basándose en simulaciones, pero luego pasó a utilizar un láser y un dispositivo de microespejo digital (DMD) para iluminar una esfera de metal que se movía hacia abajo por un cable espiral curvo. La información en un píxel permitió al sistema realizar los cálculos necesarios. Hasta ahora, la técnica se utiliza para rastrear un solo objeto, el siguiente paso será pasar a múltiples objetos.

«Esta tecnología podría mejorar la capacidad de percepción de tecnologías como los vehículos autónomos, mejorar los sistemas de vigilancia de seguridad y ofrecer un seguimiento y control de calidad más eficiente para la inspección industrial», afirmó Geng. «Además, esta técnica de localización de alta velocidad se puede utilizar en investigaciones científicas, como en estudios de trayectorias de vuelo de insectos».

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