Wiffract opiera się na sposobie interpretacji tych sygnałów w celu wykrycia krawędzi obiektów i ich orientacji
Pojawiła się informacja, że zespół ds badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara opracował metodę wyznaczania konturów obiektów nieruchomych za ścianą analizując zniekształcenia sygnału Wi-Fi.
Metoda tzw Wiffract opiera się na wykrywaniu zachodzących zmian w sygnale z powodu na oddziaływanie fal elektromagnetycznych pochodzące z nadajnika Wi-Fi z krawędziami obiektów.
„Obrazowanie nieruchomych krajobrazów za pomocą Wi-Fi stanowi spore wyzwanie ze względu na brak ruchu” – powiedział Mostofi, profesor inżynierii elektrycznej i komputerowej. „Następnie przyjęliśmy zupełnie inne podejście do rozwiązania tego trudnego problemu, koncentrując się na śledzeniu krawędzi obiektów”. Proponowana metodologia i wyniki eksperymentów ukazały się w Proceedings of the 2023 IEEE National Radar Conference (RadarConf) w dniu 21 czerwca 2023 r.
Naukowcy to wyjaśniają gdy fala o częstotliwości radiowej (RF) z Wifi znajduje punkt brzegowy, generuje stożek wychodzących promieni znany jako „stożek Kellera” kierując się zasadami geometrycznej teorii dyfrakcji (GTD).
Wspomniano, że model matematyczny Wiffract może uchwycić krawędzie obiektów nieruchomych, korzystając z teorii GTD i odpowiadające im szyszki Kellera. Po zidentyfikowaniu „punktów krawędziowych o wysokim stopniu pewności” Wiffract może zrekonstruować kształty obiektów, jednocześnie ulepszając powstałą mapę krawędzi, korzystając z zaawansowanych technik widzenia komputerowego.
Aparat matematyczny, którym posługują się badacze, opiera się na geometrycznej teorii dyfrakcji GTD, która opisuje efekty zachodzące, gdy fala elektromagnetyczna otacza przeszkody.
Demo Wiffracta
W GTD zakłada się, że energia rozchodzi się wzdłuż promieni a pole falowe jest traktowane jako suma pól typu promienia. Oprócz promieni padających, załamanych i odbitych, Teoria GDT wprowadza pojęcie promieni ugiętych, które występują, gdy piorun uderza w ostrą krawędź lub punkt na powierzchni obiektu.
Jeśli wiązka uderza w krawędź, ugięte promienie tworzą powierzchnię stożka Kellera, którego kąt otwarcia jest równy dwukrotności kąta między padającą wiązką a styczną do powierzchni krawędzi w punkcie dyfrakcji. Jeśli promień padający jest prostopadły do stycznej do krawędzi, stożek staje się płaszczyzną, a jeśli uderza w wierzchołek wierzchołka, ugięte promienie rozchodzą się równomiernie we wszystkich kierunkach.
„Kiedy dana fala uderza w punkt brzegowy, zgodnie z geometryczną teorią dyfrakcji Kellera (GTD) pojawia się stożek wychodzących promieni, zwany stożkiem Kellera” – wyjaśnia Mostofi. Naukowcy zauważają, że interakcja ta nie ogranicza się do wyraźnie ostrych krawędzi, ale dotyczy szerszego zestawu powierzchni o wystarczająco małej krzywiźnie.
„W zależności od orientacji krawędzi stożek pozostawia różne ślady (tj. przekroje stożkowe) na danej siatce odbiorczej. „Następnie opracowaliśmy ramy matematyczne, które wykorzystują te stożkowe ślady jako sygnatury do wywnioskowania orientacji krawędzi, tworząc w ten sposób mapę krawędzi sceny” – kontynuował Mostofi.
Zaproponowana metoda nie wymaga wstępnego uczenia sieci neuronowej i nie ogranicza się jedynie do identyfikacji obiektów objętych uczeniem maszynowym. Zamiast tego sieć neuronowa próbuje odtworzyć kontury dowolnych obiektów, podążając za ich krawędziami.
Analizator sygnału emulujący zestaw anten odbiorczych Wi-Fi uwzględnia zmiany mocy sygnału w poszczególnych punktach na płaszczyźnie dwuwymiarowej. W sygnale docierającym do analizatora znajduje się sieć neuronowa wykrywa charakterystyczne zniekształcenia fal ugiętych, które powstają, gdy fala uderza w krawędź i odtwarza przestrzenne położenie krawędzi.
W ramach demonstracji metody naukowcy zorganizowali wykrywanie makiet liter alfabetu angielskiego umieszczonych za ścianą, wykorzystując trzy typowe bezprzewodowe nadajniki sygnału działające na częstotliwościach Wi-Fi.
Aby odebrać sygnał, stworzono wózek skanujący składający się z kilku odbiorników Wi-Fi, które poruszają się tam i z powrotem, emulując zestaw anten. Należy zaznaczyć, że metoda sprawdza się nie tylko w przypadku obiektów z widocznymi ostrymi krawędziami, ale ma także zastosowanie do obiektów o niewielkim stopniu krzywizny powierzchni.
w końcu jeśli jesteś chcesz dowiedzieć się więcej na ten temat, możesz sprawdzić szczegóły w następujący link.