Rekonstrukcja 3D z wykorzystaniem ultradźwięków jak efektywnie modelować obiekty?

Thu Jun 18, 2009 8:40 pm   

Tak sobie myślę, że skoro natura może, to czemu by tego nie
odwzorować. Kamery są dosyć drogie i wymagające obliczeniowo.
Przeglądając, póki co teoretycznie projekty mikrokontroler + kamera,
dochodzę do wniosku, że złożoność obliczeniowa podstawowych operacji,
które każdy żywy organizm ma niejako wbudowane (przykładowo : gradient
( konwolucja ), różnice pomiędzy poszczególnymi klatkami z
uwzględnieniem własnej prędkości i przyspieszeń, złożenie obrazu z 2
kamer, albo 2 położeń tej samej kamery, celem ustalenia odległości i
rekonstrukcji 3d), są nie do wykonania na szeroko dostępnych i tanich
jednostkach Atmega8, 16 itp. Szkoda, bo jest to o tyle proste, że
każdy z nas właśnie z tego na codzień korzysta i problemy
programistyczne mogą być rozwiązywane obserwacją samego siebie.

Co innego to jest rekonstrukcja 3D z kilku ( 2 lub 3) odbiorników
ultradźwiękowych, położonych w określony sposób wzdłuż linii góra -
dół i bocznych. Wydaje się to prostsze obliczeniowo, chociaż na pewno
niosące wiekszy błąd i bez możliwości wyłuskania detali.

Nadajemy paczkę ultradźwięków i czekamy.

-Przesunięcie fazowe pomiędzy odebranym sygnałem z różnych odbiorników
w każdej osi powinno jednoznacznie umiejscowić obiekt co do kąta.

-Czas oczekiwania, jednoznacznie ustalić położenie obiektu co do
odległości.

-Zmiana częstotliwości ( nadany - odebrany : efekt dopplera), co jest
już trudniejsze, jednoznacznie ustalić naszą prędkość względem obiektu
i tu znając swoją prędkość - da się ustalić prędkość obiektu. Omijając
efekt dopplera da się uzyskać te dane, wprowadzając schemat różnicowy
do danych z poprzednich pomiarów i którąś z metod ustalić prędkość i
przyspieszenia.

- Nadając kilka różnych częstotliwości dałoby się prawdopodobnie
ustalić rodzaj powierzchni od jakiej nastąpiło odbicie ( ekstynkcja
dla różnych częstotliwości )

- Da się też ustalić kąt i rodzaj powierzchni pośrednio ze stosunku
czasu oczekiwania do intensywności echa.

Na pewno trzeba wziąć pod uwagę artefakty i odległości na jakich to
zadziała ( granica bliży i dali ). Są też materiały przezroczyste dla
ultradźwięków i nieme dla ultradźwięków. Te nie będą wykryte.
Na poparcie przytaczam przykład nietoperza, który potrafi ustalić
położenie ruchomej ofiary i dość precyzyjnie zareagować. Czy znacie
jakieś opracowania dotyczące tego typu rekonstrukcji ? Czy jest to w
praktyce możliwe do wykonania ?

Thu Jun 18, 2009 8:40 pm   

Laserowo się coś takiego robi.

zyga

Thu Jun 18, 2009 8:40 pm   

Jan Górski | gdL wrote:


Ciekawe czy taki wykrywacz metalu podpiety do laptopa bylby precyzyjny.
Tu mialbys podobny problem. Chodzisz (poruszasz sie) po polu szukajac
metalu. i na podstawie kilku czujnikow mozesz odczytac na jakiej glebokosci
i gdzie cos leży.

Thu Jun 18, 2009 8:40 pm   

On 18 Cze, 21:12, Jeremiasz Kafelski <jjjjjjjjjjjjjjjjjj...@jggjjj.pl>
wrote:

Jednorodność medium powinna być większa w powietrzu, to zadziałałoby
na plus jeśli chodzi o dokładność. Ziemia niejedno ma imię.

Thu Jun 18, 2009 8:46 pm   

Takie "cuda" chyba już są, do poszukiwań geologicznych. Zakopujesz
czujniki w min 3 miejscach, odpalasz mały ładunek wybuchowy pod ziemią i
masz dźwiękowy obraz całej podziemnej okolicy, że o ultrasonografie nie
wspomnę.

JanuszR

Thu Jun 18, 2009 8:58 pm   

JanuszR wrote:


Jakies linki? jakies parametry?

Znajdzie mi guzik z metalu? jaka odleglosc, cena
Ot tak podlaczylem sie pod czyjs watek i pytam.

Ciekawa ta grupa

Thu Jun 18, 2009 11:25 pm   

ładne kilka lat temu widziałem skaner rozpoznający linie papilarne
ultradźwiękowo, działający z odległości kilku centymetrów.
Czyli taki "skaner" na niewielką odległość ale bardzo precyzyjny. I
wyobraźcie sobie to był polski produkt.
tu można zobaczyć http://www.optel.pl/article/polska/biometric.htm

Fri Jun 19, 2009 9:43 am   

Jan Górski | gdL schrieb:

Mam taką śmieszną "mysz" z odbiornikami ultradźwiękowymi zamontowanymi
na ramce, którą można powiesić na monitorze i nadajnik do umocowania na
palcu. Dostałem to 10 lat temu w prezencie za pomoc w programowaniu.
Kosztowało paręnaście marek (<50zł).

Waldek

co z twoim rejestrem 595?

Fri Jun 19, 2009 10:39 am   

gdL schrieb:

Podesłałem ci gotowca na ATTiny12. Jak dłubiesz na Atmelu to powinno
zadziałać. Ewentualnie musisz <store> obsłużyć niezależnie by nie
mrygało. Mi to było obojętne a zaoszczędziło drucika .

Waldek

Fri Jun 19, 2009 10:40 am   

On 19 Cze, 00:25, "Sundayman" <sunday...@poczta.onet.pl> wrote:

Twórca tego systemu gościł w TVP w programie "bramy jutra" i tam
starał się przedstawić wynalazek szerszemu gronu publiczności. Oprócz
tego w programie wspomniano też o biometrii w kontekście skanowania
tęczówki, pojawił się innowacyjny system rozpoznwania reakcji oka na
bodźce i weryfikacji żywotności. Do obejrzenia pod :

http://www.tvp.pl/wiedza/nauka-i-technika/bramy-jutra

Ale Popkowej nie lubię, bo jest głupia jak but, jak kogoś nie razi,
może sobie obejrzeć.

Fri Jun 19, 2009 10:40 am   

Datasheety nie są takie złe, chociaż na początek odstraszają. Już
załapałem jak to działa i co zrobić, żeby to obsłużyć, przynajmniej
teoretycznie, bo programatora jeszcze nie mam.

Sat Jun 20, 2009 11:21 pm   

On Thu, 18 Jun 2009 11:59:11 -0700 (PDT), Jan Górski | gdL wrote:

A moze ?

Bo tak sie zastanawiajac .. scena jest 3d, to jest znacznie wiecej
informacji niz 1d z kilku mikrofonow ..


Jeden obiekt. Bo przy wielu to sie wszystko moze zamazac.

A jeszcze jest problem taki ze np skosna sciana odbija w bok.
Czyli jest nie do wykrycia.


Temat na magisterke, doktorat i habilitacje :-)

J.

Sun Jun 21, 2009 8:34 am   

On Sat, 20 Jun 2009 23:47:19 -0700 (PDT), gdL wrote:

nie o to chodzi. Powiedzmy ze robimy "skaner odleglosciowy".
Dla kazdego kata poziomego i pionowego mierzymy odlegosc do obiektu.
Jesli tych katow jest powiedzmy 1000 pionie i 1000 w poziomie,
dostajemy milion liczb z odlegloscia.

To tak zgrubsza liczac potrzebujemy milion liczb wejsciowych do
algorytmu. To bedzie np po cwierc miliona na 4 mikrofony.
Ale co chcesz w tych cwierci miliona mierzyc - wydluzac czasu nie ma
sensu, bo tak daleko nie siegnie, zageszczenie probkowania tez nie da
wiecej informacji.

W tomografii detektor czy tez zestaw detektorow sie porusza i robi
efektywnie za cala matryce czujnikow.



Nie wiem czy da efekt - wezmy np dwa obiekty obok siebie w rownej
odleglosci. Oba mikrofony otrzymaja dwa sygnaly z roznym przesunieciem
czasowym. Tu pierwszy problem - jesli potraktujemy to sinusoidalnie,
to sie zloza i oba mikrofony odbiora sinusoide, i to nawet taka sama.
Informacja jest ukryta tylko na poczatku i koncu sygnalu - gdy
nadchodzi odbicie tylko od jednego obiektu.

Moze lepszy bylby krotki impuls - choc poza trudnosciami technicznymi
i tak mamy problem interpretacji ..


Przyrzadow ultradzwiekowych jest cala masa.
Tylko czy dzialaja tak jak myslisz ?

J.

Sun Jun 21, 2009 8:40 am   

Wystarczą 2 osie, 3 wymiar dostanie się z czasu. Tak mi się
przynajmniej wydaje.





echo, może dać informację, że obiekt jest blisko, ale z jakiegoś
powodu odbija kiepsko. Czytałem zdaje się jakiś tekst, gdzie czujnik
ultradźwięków faktycznie działał najlepiej dla powierzchni
prostopadłych, ale skośne też wykrywał, tyle, że bliżej.


Moim zdaniem to dość ciekawe. W ogóle, bazowanie na ewolucji to
bazowanie na sprawdzonych rozwiązaniach. Możliwe, że ktoś już próbował
to zrobić, ja nie mam jeszcze nawet programatora.

Sun Jun 21, 2009 12:40 pm   

http://www.ee.bilkent.edu.tr/grad/ms-thesis/Bilgin-ms.pdf

Tutaj jest coś ciekawego. Postaram się to wkrótce przeczytać.