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設(shè)備與工具加州大學(xué)圣巴巴拉分校(UCSB)Yasamin Mostofi教授實驗室的研究者首次演示了利用尋常無線信號實現(xiàn)穿墻三維物體成像。該技術(shù)利用了兩臺無人機協(xié)力合作，有大量應(yīng)用，包括緊急搜尋營救、考古發(fā)現(xiàn)以及結(jié)構(gòu)檢測。
UCSB電子和計算工程教授Mostofi說道：“我們提出的方法使得無人機(UAV)能僅利用WiFi信號建立穿墻三維細(xì)節(jié)圖像。這一方法只使用了WiFi接收信號強度指示(RSSI)測量，無需任何關(guān)注區(qū)域的先驗測量，也不需要對象移動來成像。”
該成果已經(jīng)于今年4月發(fā)表在美國計算機協(xié)會/IEEE國際傳感器網(wǎng)絡(luò)信息處理會議上。
在該實驗中，兩個自動八旋翼無人機起飛并飛出一個封閉四邊磚房，無人機完全不知道磚房內(nèi)部情形。在飛行中，其中一個無人機不斷發(fā)射WiFi信號，為進行三維成像，另一個無人機測量其接收功率。在經(jīng)過一些提出的路徑之后，無人機利用研究者研發(fā)的成像方法揭示墻后的區(qū)域，產(chǎn)生內(nèi)部物體的三維高分辨率圖像。所產(chǎn)生的三維圖像與真實區(qū)域匹配得很好。
該項目的主導(dǎo)博士生Chitra R. Karanam說道：“高分辨率三維穿墻成像，比如磚墻或者混凝土墻，非常具有挑戰(zhàn)性，也是所提出方法的主要出發(fā)點。”
這一進展是建立在Mostofi實驗室先前的工作基礎(chǔ)之上的，即探索利用類似于WiFi的日常無線電頻率信號進行感知和成像。實驗室在2010年發(fā)表了只利用WiFi成像的首個演示，隨后又有其他相關(guān)工作。
Mostofi說道：“不過，由于未知量個數(shù)增加得太多，真實區(qū)域的三維穿墻成像也愈發(fā)具有挑戰(zhàn)性。”他們先前的二維方法利用了前后工作的地面機器人，而三維實驗的成功則是由于無人機能從不同角度接近該區(qū)域以及新提出的技術(shù)。
研究者實現(xiàn)三維穿墻成像的方法包含四個緊密集成的關(guān)鍵步驟。首先，他們提出能盡可能多的捕獲三維空間變化的機器人路徑，同時維持操作的效率。
然后，他們將三維未知區(qū)域建模為馬爾可夫隨機場(MRF)以捕捉空間依賴性，并利用基于圖的置信傳播方法根據(jù)周邊立體像素的決策更新每個立體像素的成像值。
隨后，為了近似傳輸波與關(guān)注區(qū)域的相互作用，研究者利用了一個線性波模型。
最后，他們利用WiFi測量信息的壓縮性，僅利用4%的測量信息對區(qū)域進行成像。值得注意的是他們的實驗設(shè)備是由現(xiàn)成的單元單獨構(gòu)成的，比如無人機，WiFi收發(fā)器和Tango平板電腦。
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