Wideoczujnik prędkości skopiowany z oka muchy

Kolejne rozwiązanie naśladujące owady może niedługo znaleźć się w urządzeniach z rynku konsumenckiego. Tym razem chodzi o precyzyjny czujnik prędkości wykorzystujący obraz wideo.

Do tej pory przeciętny człowiek nie bardzo miał sposób na precyzyjne określenie, z jaką prędkością się porusza, czy to samochodem, motocyklem lub rowerem czy też na nartach albo desce windsurfingowej. Stosowane w pojazdach kołowych prędkościomierze przetwarzają ilość obrotów koła oraz jego przybliżony obwód na pokazywaną na desce rozdzielczej prędkość, ale jak każdy kierowca wie pomiar ten nie jest specjalnie precyzyjny - obwód koła zmienia się w zależności od zużycia opon, temperatury, ciśnienia powietrza w oponach itd.

Nawigacja satelitarna obecna w coraz większej ilości urządzeń jest w stanie określić, z jaką prędkością przemieszcza się urządzenie, ale tutaj mało satysfakcjonująca jest jej rozdzielczość czasowa - pomiary dokonywane są co około sekundy, GPS średnio też radzi sobie z ruchem w pionie. W lotnictwie stosowane są prędkościomierze określające szybkość, z jaką samolot przemieszcza się względem powietrza, ale aby ustalić, z jaką prędkością przemieszcza się względem ziemi konieczne jest wprowadzenie dużej ilości poprawek (na gęstość powietrza, wiatr itd.). Pomiar prędkości możliwy jest też przez wykorzystanie radaru odbijającego się od ziemi, ale nie jest to technologia tania i łatwa do zminiaturyzowania.

Rozwiązanie stworzone przez szwajcarską firmę Vissee prezentuje nowatorskie podejście do problemu pomiaru prędkości. Czujnik nazwany "Third Eye" ("Trzecie oko") jest oparty o metodę wykrywania ruchu przez muszkę owocówkę. Jak ujawniły badania przeprowadzone przez zamknięcie muszek owocówek w środowisku VR opierają one pomiar prędkości o bodźce wzrokowe. Dokładna analiza pokazała, że wykorzystują one do pomiaru prędkości dwie zmienne - częstotliwość czasową (czyli zmianę w czasie sygnału w jednym punkcie) oraz częstotliwość przestrzenną (czyli zmianę w przestrzeni sygnału w jednym momencie). Podzielenie częstotliwości czasowej przez częstotliwość przestrzenną daje dość dokładne przybliżenie prędkości bezwzględnej.

Ustalenie częstotliwości czasowej jest dość proste, natomiast okazuje się, że częstotliwość przestrzenna jest już dość wymagająca obliczeniowo, co utrudnia miniaturyzację czujnika. Vissee wykorzystało w tym celu filtry stworzone znowu w oparciu o analizę muszek owocówek. Algorytmy te pracują na mikroprocesorze ARM, połączonym z obiektywem typu rybie oko, zapewniającym urządzeniu pole widzenia 180 stopni i czujnikiem CMOS działającym z częstotliwością 60 herców. Po przefiltrowaniu danych mikroprocesor jest w stanie obliczyć prędkość, z jaką porusza się urządzenie. Pokazany na zdjęciu prototyp jest dość spory, ale końcowe urządzenie ma być na tyle małe, aby sportowiec można je nosić przypięte do ybrania.

Urządzenie Vissee ma być dostępne w wyposażeniu sportowym (dla narciarzy, sprinterów itd.) do końca roku 2011, za dwa lata ma zostać zintegrowane w mikropojazdy powietrzne produkowane przez szwajcarską firmę Skybotix, a w bardziej odległej przyszłości może znaleźć się w elektronice pokładowej samochodów.

[via IEEE Spectrum]

Leszek Karlik