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La cámara 3-D que utiliza tecnología láser Lidar. Imagen: Behnam Behroozpour. Fuente: Universidad de California, Berkeley.
Un nuevo giro en la tecnología de imágenes 3-D podría un día permitir que su coche auto-conducido detectara a un niño en la calle a medio bloque de distancia, dejarle a usted coger una llamada en su teléfono inteligente a través de la habitación con un movimiento de la mano, o jugar al "tenis virtual" en su casa.
El nuevo sistema, desarrollado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.), puede detectar remotamente los objetos a través de distancias de hasta 9 metros, 10 veces más lejos que lo que podría lograrse con los sistemas comparables de láser de baja potencia actuales. Con un mayor desarrollo, la tecnología podría ser usada para hacer sistemas de imágenes en 3-D más pequeños y baratos que ofrecerían un alcance excepcional para su posible uso en coches auto-conducidos, smartphones y videojuegos interactivos como el Kinect de Microsoft, todo ello sin la necesidad de grandes cajas voluminosas de electrónica u óptica.
"A pesar de que la distancia de funcionamiento a nivel de metro es adecuada para muchos instrumentos de metrología tradicionales, el punto óptimo para aplicaciones de consumo y robótica emergentes es de alrededor de 10 metros", señala en una nota de prensa de la Optical Society of America el investigador Behnam Behroozpour, que presentará el trabajo en CLEO : 2014 (la Conferencia sobre Láseres y Electro-Óptica), que se celebra del 8 al 13 en San José (California, EE.UU.). "Este rango cubre el tamaño de los espacios habitables típicos evitando una disipación de potencia excesiva y posibles problemas de seguridad para los ojos."
El nuevo sistema se basa en Lidar ("luz radar"), una tecnología de imágenes en 3D que utiliza la luz para proporcionar información sobre el mundo que nos rodea. Los sistemas Lidar de este tipo emiten luz láser que choca contra un objeto, y luego pueden decir cómo de lejos está ese objeto midiendo los cambios en la frecuencia de la luz que se refleja de vuelta.
Puede utilizarse para ayudar a los coches auto-conducidos a evitar obstáculos por la calle, o para que los videojuegos se den cuenta de cuándo estás saltando, o para golpear con una "raqueta" una pelota de tenis imaginaria en una cancha imaginaria.
Por el contrario, los láseres actuales usados en las imágenes Lidar de alta resolución pueden ser grandes y caros, y consumir mucha energía. Los sistemas de juego requieren cajas grandes y voluminosas, y hay que estar a unos pocos metros del sistema para que funcionen correctamente, explica Behroozpour. La voluminosidad es también un problema para los coches sin conductor, como el de Google, que debe llevar a una gran cámara de 3-D en el techo.
Los investigadores trataron de reducir el tamaño y el consumo de energía de los sistemas Lidar sin comprometer su rendimiento en términos de distancia.
El nuevo sistema, desarrollado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.), puede detectar remotamente los objetos a través de distancias de hasta 9 metros, 10 veces más lejos que lo que podría lograrse con los sistemas comparables de láser de baja potencia actuales. Con un mayor desarrollo, la tecnología podría ser usada para hacer sistemas de imágenes en 3-D más pequeños y baratos que ofrecerían un alcance excepcional para su posible uso en coches auto-conducidos, smartphones y videojuegos interactivos como el Kinect de Microsoft, todo ello sin la necesidad de grandes cajas voluminosas de electrónica u óptica.
"A pesar de que la distancia de funcionamiento a nivel de metro es adecuada para muchos instrumentos de metrología tradicionales, el punto óptimo para aplicaciones de consumo y robótica emergentes es de alrededor de 10 metros", señala en una nota de prensa de la Optical Society of America el investigador Behnam Behroozpour, que presentará el trabajo en CLEO : 2014 (la Conferencia sobre Láseres y Electro-Óptica), que se celebra del 8 al 13 en San José (California, EE.UU.). "Este rango cubre el tamaño de los espacios habitables típicos evitando una disipación de potencia excesiva y posibles problemas de seguridad para los ojos."
El nuevo sistema se basa en Lidar ("luz radar"), una tecnología de imágenes en 3D que utiliza la luz para proporcionar información sobre el mundo que nos rodea. Los sistemas Lidar de este tipo emiten luz láser que choca contra un objeto, y luego pueden decir cómo de lejos está ese objeto midiendo los cambios en la frecuencia de la luz que se refleja de vuelta.
Puede utilizarse para ayudar a los coches auto-conducidos a evitar obstáculos por la calle, o para que los videojuegos se den cuenta de cuándo estás saltando, o para golpear con una "raqueta" una pelota de tenis imaginaria en una cancha imaginaria.
Por el contrario, los láseres actuales usados en las imágenes Lidar de alta resolución pueden ser grandes y caros, y consumir mucha energía. Los sistemas de juego requieren cajas grandes y voluminosas, y hay que estar a unos pocos metros del sistema para que funcionen correctamente, explica Behroozpour. La voluminosidad es también un problema para los coches sin conductor, como el de Google, que debe llevar a una gran cámara de 3-D en el techo.
Los investigadores trataron de reducir el tamaño y el consumo de energía de los sistemas Lidar sin comprometer su rendimiento en términos de distancia.
Tecnologías utilizadas
En el nuevo sistema, el equipo utilizó un tipo de Lidar llamada Lidar de onda continua de frecuencia modulada (FMCW), que pensaban que garantizaría que sus imágenes tuvieran buena resolución con menor consumo de energía, explica Behroozpour. Este tipo de sistema emite una luz láser en "frecuencia de gorjeo" (es decir, cuya frecuencia va aumentando o disminuyendo) sobre un objeto y luego mide los cambios en la frecuencia de la luz que se refleja de vuelta.
Para evitar los inconvenientes de tamaño, potencia y coste, el equipo de Berkeley aprovechó una serie de tecnologías de láser que permiten cambiar la frecuencia del láser y que permiten reducir el consumo de energía, gracias a que funcionan en la frecuencia de resonancia y amplifican la señal del sistema de forma muy eficiente.
"En general, el aumento de la amplitud de la señal provoca un aumento de la disipación de energía", recuerda Behroozpour. "Nuestra solución evita este fenómeno, conservando así la ventaja del ahorro energético".
Los próximos planes del equipo incluyen la integración de todas estas tecnologías en un paquete del tamaño de un chip. "Eso debería abrir posibilidades para una serie de nuevas aplicaciones que aún no se han inventado todavía", cree Behroozpour, incluyendo la posibilidad de utilizar la mano para apagar el móvil a 9 metros de distancia, como si fuera un juego de Kinect.
Otros sistemas
No es el primer sistema que permite manejar aparatos con simples movimientos de la mano. Científicos de la Universidad de Washington (Seattle, EE UU), presentó hace un año una tecnología que permite manejar dispositivos que se encuentran en otra habitación, simplemente moviendo alguna parte del cuerpo. En este caso no funciona mediante una cámara en 3-D, sino aprovecha las señales Wi-fi de los distintos dispositivos de la casa(ordenador portátil, smartphone), y los ligeros cambios que las personas producen al moverse en estos campos electromagnéticos.
En 2012, científicos europeos, sobre todo británicos, presentaron un sensor del tamaño de una pulsera que permite controlar dispositivos con movimientos de la mano. Y en 2009, científicos alemanes desarrollaron un sistema para manejar el ordenador con las manos. En este caso sí que utilizaba un conjunto de cámaras y una unidad móvil de control.
En el nuevo sistema, el equipo utilizó un tipo de Lidar llamada Lidar de onda continua de frecuencia modulada (FMCW), que pensaban que garantizaría que sus imágenes tuvieran buena resolución con menor consumo de energía, explica Behroozpour. Este tipo de sistema emite una luz láser en "frecuencia de gorjeo" (es decir, cuya frecuencia va aumentando o disminuyendo) sobre un objeto y luego mide los cambios en la frecuencia de la luz que se refleja de vuelta.
Para evitar los inconvenientes de tamaño, potencia y coste, el equipo de Berkeley aprovechó una serie de tecnologías de láser que permiten cambiar la frecuencia del láser y que permiten reducir el consumo de energía, gracias a que funcionan en la frecuencia de resonancia y amplifican la señal del sistema de forma muy eficiente.
"En general, el aumento de la amplitud de la señal provoca un aumento de la disipación de energía", recuerda Behroozpour. "Nuestra solución evita este fenómeno, conservando así la ventaja del ahorro energético".
Los próximos planes del equipo incluyen la integración de todas estas tecnologías en un paquete del tamaño de un chip. "Eso debería abrir posibilidades para una serie de nuevas aplicaciones que aún no se han inventado todavía", cree Behroozpour, incluyendo la posibilidad de utilizar la mano para apagar el móvil a 9 metros de distancia, como si fuera un juego de Kinect.
Otros sistemas
No es el primer sistema que permite manejar aparatos con simples movimientos de la mano. Científicos de la Universidad de Washington (Seattle, EE UU), presentó hace un año una tecnología que permite manejar dispositivos que se encuentran en otra habitación, simplemente moviendo alguna parte del cuerpo. En este caso no funciona mediante una cámara en 3-D, sino aprovecha las señales Wi-fi de los distintos dispositivos de la casa(ordenador portátil, smartphone), y los ligeros cambios que las personas producen al moverse en estos campos electromagnéticos.
En 2012, científicos europeos, sobre todo británicos, presentaron un sensor del tamaño de una pulsera que permite controlar dispositivos con movimientos de la mano. Y en 2009, científicos alemanes desarrollaron un sistema para manejar el ordenador con las manos. En este caso sí que utilizaba un conjunto de cámaras y una unidad móvil de control.
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