Το Wiffract βασίζεται σε έναν τρόπο ερμηνείας αυτών των σημάτων για την ανίχνευση των άκρων των αντικειμένων και τον προσανατολισμό τους
Δημοσιεύτηκε η είδηση ότι ομάδα του ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα έχει αναπτύξει μια μέθοδο για τον προσδιορισμό των περιγραμμάτων των ακίνητων αντικειμένων πίσω από έναν τοίχο που αναλύει την παραμόρφωση σήματος Wi-Fi.
Η μέθοδος, που ονομάζεται Το Wiffract βασίζεται στην ανίχνευση αλλαγών στο σήμα που συμβαίνουν οφείλεται στην αλληλεπίδραση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που προέρχεται από έναν πομπό Wi-Fi με τις άκρες των αντικειμένων.
«Η απεικόνιση σταθερών τοπίων με WiFi είναι μια σημαντική πρόκληση λόγω της έλλειψης κίνησης», είπε ο Μοστόφι, καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. «Στη συνέχεια ακολουθήσαμε μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση για την αντιμετώπιση αυτού του δύσκολου προβλήματος, εστιάζοντας στην ανίχνευση των άκρων των αντικειμένων». Η προτεινόμενη μεθοδολογία και τα πειραματικά αποτελέσματα εμφανίστηκαν στα Πρακτικά του 2023 IEEE National Radar Conference (RadarConf) στις 21 Ιουνίου 2023.
Οι ερευνητές το εξηγούν όταν ένα κύμα ραδιοσυχνοτήτων (RF) του Το Wifi βρίσκει ένα σημείο άκρης, δημιουργεί έναν κώνο των εξερχόμενων ακτίνων γνωστός ως "κώνος του Κέλερ" με γνώμονα τις αρχές της γεωμετρικής θεωρίας περίθλασης (GTD).
Αναφέρεται ότι το μαθηματικό μοντέλο του Το Wiffract μπορεί να συλλάβει τις άκρες των ακίνητων αντικειμένων χρησιμοποιώντας τη θεωρία GTD και τους αντίστοιχους κώνους Keller. Μόλις εντοπίσει "σημεία άκρων υψηλής εμπιστοσύνης", το Wiffract μπορεί να ανακατασκευάσει σχήματα αντικειμένων βελτιώνοντας περαιτέρω τον χάρτη ακμών που προκύπτει χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές όρασης υπολογιστή.
Η μαθηματική συσκευή που χρησιμοποιήθηκε από τους ερευνητές βασίζεται στη γεωμετρική θεωρία της περίθλασης GTD, η οποία περιγράφει τα αποτελέσματα που συμβαίνουν όταν ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα περιβάλλει εμπόδια.
Επίδειξη Wiffrac
Στο GTD, η ενέργεια θεωρείται ότι διαδίδεται κατά μήκος των ακτίνων και το κυματικό πεδίο θεωρείται ως το άθροισμα των πεδίων τύπου ακτίνων. Εκτός από τις προσπίπτουσες, τις διαθλασμένες και τις ανακλώμενες ακτίνες, Η θεωρία GDT εισάγει την έννοια των περιθλαμένων ακτίνων, που συμβαίνουν όταν ο κεραυνός χτυπά μια αιχμηρή άκρη ή σημείο στην επιφάνεια ενός αντικειμένου.
Εάν η δέσμη προσκρούσει σε μια ακμή, οι διαθλαμένες ακτίνες σχηματίζουν την επιφάνεια ενός κώνου Keller του οποίου η γωνία ανοίγματος είναι ίση με τη διπλάσια γωνία μεταξύ της προσπίπτουσας δέσμης και της εφαπτομένης στην επιφάνεια της ακμής στο σημείο της περίθλασης. Εάν η προσπίπτουσα ακτίνα είναι κάθετη στην εφαπτομένη της ακμής, ο κώνος γίνεται επίπεδο και αν χτυπήσει στην κορυφή της κορυφής, οι περιθλαμένες ακτίνες αποκλίνουν ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις.
«Όταν ένα δεδομένο κύμα χτυπά ένα ακραίο σημείο, ένας κώνος εξερχόμενων ακτίνων αναδύεται σύμφωνα με τη Γεωμετρική Θεωρία Περίθλασης του Κέλερ (GTD), που ονομάζεται κώνος Κέλερ», εξήγησε ο Μοστόφι. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι αυτή η αλληλεπίδραση δεν περιορίζεται σε ορατά αιχμηρές άκρες, αλλά ισχύει για ένα ευρύτερο σύνολο επιφανειών με αρκετά μικρή καμπυλότητα.
«Ανάλογα με τον προσανατολισμό της άκρης, ο κώνος αφήνει διαφορετικά ίχνη (δηλαδή κωνικά τμήματα) σε μια δεδομένη σχάρα υποδοχής. «Στη συνέχεια αναπτύξαμε ένα μαθηματικό πλαίσιο που χρησιμοποιεί αυτά τα κωνικά ίχνη ως υπογραφές για να συμπεράνει τον προσανατολισμό των άκρων, δημιουργώντας έτσι έναν χάρτη ακμών της σκηνής», συνέχισε ο Μοστόφι.
Η προτεινόμενη μέθοδος δεν απαιτεί προκαταρκτική εκπαίδευση του νευρωνικού δικτύου και δεν περιορίζεται μόνο στην αναγνώριση των αντικειμένων που καλύπτονται κατά τη μηχανική εκμάθηση. Αντίθετα, το νευρωνικό δίκτυο επιχειρεί να αναδημιουργήσει τα περιγράμματα αυθαίρετων αντικειμένων ακολουθώντας τις άκρες τους.
Ένας αναλυτής σήματος που μιμείται ένα σύνολο κεραιών δεκτών Wi-Fi λαμβάνει υπόψη τις αλλαγές στην ισχύ του σήματος σε επιμέρους σημεία σε ένα δισδιάστατο επίπεδο. Στο σήμα που φτάνει στον αναλυτή, το νευρωνικό δίκτυο ανιχνεύει χαρακτηριστικές παραμορφώσεις των περιθλασμένων κυμάτων που παράγονται όταν ένα κύμα προσκρούει σε μια άκρη και αναδημιουργεί τη χωρική θέση των άκρων.
Ως επίδειξη της μεθόδου, οι ερευνητές οργάνωσαν την ανίχνευση μακέτες γραμμάτων του αγγλικού αλφαβήτου τοποθετημένες πίσω από έναν τοίχο, χρησιμοποιώντας τρεις τυπικούς ασύρματους πομπούς σήματος που λειτουργούν σε συχνότητες Wi-Fi.
Για τη λήψη του σήματος, δημιουργήθηκε ένα καρότσι σάρωσης με αρκετούς δέκτες Wi-Fi που κινούνται πέρα δώθε μιμούμενοι ένα σύνολο κεραιών. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι η μέθοδος δεν λειτουργεί μόνο για αντικείμενα με ορατές αιχμηρές άκρες, αλλά εφαρμόζεται και σε αντικείμενα με ελαφρύ επίπεδο καμπυλότητας επιφάνειας.
τελικά αν είσαι ενδιαφέρεται να μάθει περισσότερα για αυτό, μπορείτε να ελέγξετε τις λεπτομέρειες στο παρακάτω σύνδεσμο.