Пишу типа RFC, критикуйте, ведь физику и математику изучал давно, но идеи кажутся очень перспективными.

Сейчас обычно ставят много камер по периметру охраняемой территории или "рыбий глаз" на бампер авто с неприятными искажениями. Во все стороны глядеть – камер не напасёшься, особенно если они не широконаправленные, качественные.

Ведь можно из середины объекта сверху обозреть в принципе всё вокруг и даже вверх/вниз на полную сферу (исключая корпус своего объекта) несколько Гц небольшим "гаджетом" (зеркальный датчик, ЗД) и подсказать самые интересные/опасные объекты с помощью нейросетей, определить расстояние до любого, его габариты, вычислить скорость, направление и текущую опасность. Для всех IT-шников работа найдётся ! ;) Всё выглядит очень просто:

Схема и принципы зеркального датчика
Схема и принципы зеркального датчика

Слева вверху схематический вид ЗД сбоку, слева внизу вид сверху, справа – пояснение физического принципа для несмаза экспозиции.

Имеем два больших соосных монотонно крутящихся кольца с зеркалами (ККЗ, серые), вращающихся с одинаковой угловой скоростью в одну сторону, на них жёстко прикреплены зеркала (З, чёрные): с внешнего ККЗ они "смотрят" в разные стороны, какие нам требуются, принимают оттуда пучки света (ПС, красные) и отражают в середину, на внутреннее ККЗ, З которого расположены более регулярно и перенаправляют ПС сбоку вниз, на камеру (камеры, К, тёмно-красная).

Всё может быть штампованное из крашеного серебрянкой пластика, но с идеально ровными поверхностями, стоить недорого, ведь основное здесь – быстрая К и плавность вращения, даже дешёвые смартфоны могут подойти внизу, со временем разобравшись со скоростью вращения ККЗ и подстроив свою кадровую частоту съёмки, и даже управляя вращением ККЗ по Блютусам. А также общаясь друг с другом, сопоставляя свои картинки для стерео-метода и запуская распознающие нейросети.

В принципе, два ККЗ можно "склеить" в одно, разместив на нём по кругу несколько призм с двумя отражающими гранями, взамен соседних З на паре ККЗ. Если обычная К порядка нескольких миллиметров, то такой набор ККЗ займёт несколько сантиметров в диаметре, а по высоте – в размер зрачка К.

Скорость вращения может быть любой, современные технологии позволят, в моторах много Гц. Всё зависит от способностей К.

Перейдём к правой части рисунка, доказательству несмаза изображения внутри К на её светочувствительной матрице (М) при отражении ПС от пары вращающихся З. В оптике есть закон -- обычная линза все проходящие сквозь себя параллельные лучи собирает в одну точку на своём фокусном расстоянии. Потому если тот же самый ПС немного сдвинется параллельным образом после нескольких отражений, то это нестрашно, лишь бы попал в объектив, тогда преломится и на М попадёт в тот же самый пиксел. (С недалёкими объектами есть сложность – при смещении наблюдателя ПС от них меняют свой угол. Муха, например, на 20 см будет нерезкой, хотя и вдруг опасной ;)

Вместо вращения пары зеркал без потери общности оставим их на месте, а изменим угол входящего ПС. Нам нужно, чтобы на выходе угол остался. Имеем 2 ПС – красный и оранжевый. Справа-вверху их отражение от параллельных З, там всё очевидно, угол между выходящими ПС ровно такой же, как на входе. А если зеркала непараллельны (справа-внизу), то всё аналогично – после первого отражения угол между красным и оранжевым не изменится, и после второго, и сколько бы их ещё потом не было... И правда, если мы в ближайшем зеркале будем наблюдать ещё много следующих зеркал, то поле зрения самого последнего дойдёт до нас неизменным, только, возможно, отражённым относительно некоей линии.

Перейдя теперь обратно к глобальной системе координат, мы увидим, что в процессе вращения пары З выходящий из неё ПС от наблюдаемого объекта будет всё время параллельным сам себе начальному.

Это было для двумерного случая, а у нас трёхмерный – откуда-то снизу или сверху ПС тоже могут пригодиться, и наблюдать можно полную сферу. 2 наших рассмотренные чёрные линии-зеркала будут представлять собой пересечения пары З с горизонтальной плоскостью. Вектор ПС в этом случае можно разбить на 2 составляющие – горизонтальную и вертикальную. При вращении ККЗ вокруг вертикальной оси вертикальная часть каждого куска траектории ПС останется неизменной, а горизонтальная положительно рассмотрена выше.

Второе отражение вертикально вниз у нас точно будет интересным – весь горизонтальный вектор ПС внутреннее З отправит вертикально вниз, на К+М. Но т.к. горизонтально мы видели параллельность самому себе выходящего ПС во время поворота пары З, то этот ПС вниз будет идти тоже параллельно первичному и на М фиксироваться без смазов. Ну, исключая дрожь всей системы при движении, это отдельная проблема.

Взглянем наверх из К: ей будут видны быстро пролетающие стабильные изображения разных кусков окружающей действительности, поступательно и равномерно наезжающие друг на друга, пожирая соседа. Т.е. смаз может быть на их границах, сложение 2 картинок. Если время экспозиции М равно времени пролёта одной пары З над К, мы ничего хорошего не зафиксируем. Можно разделять пары З промежутками и чернотой, а также уменьшать время экспозиции, чтобы смаз был не на всю М.

К и М должны знать, когда очередная пара З "светит" нам, стартовать и стопать экспозицию.

Если меняются условия освещения, то угловые скорости вращения ККЗ можно менять.

Для реалтаймового "стерео" и его отличных "вкусняшек" можно иметь на противоположных краях ККЗ пары З, смотрящих в одно направление и дающих бинокулярное зрение на пару К с достаточно большой базой, даже шире наших глаз при необходимости, а потом сопоставлять все объекты и вычислять дистанции, размеры, скорости, направления...

Ещё интересная задача – уменьшить количество З, смотрящих в определённый уровень по вертикали. Чтобы, например, четыре З обозревали самый емкий горизонтальный сектор по высоте, 3 – от 30 градусов... Это точно будет нужно 2 ККЗ, и внешнее крутится в несколько раз быстрее внутреннего, где З жёсткие, а на внешнем – тоже вращающиеся в противоход, чтобы, проходя над К, быть параллельным З внутреннего ККЗ и посылать на него правильный ПС. Так мы сильно экономим пространство, если имеем миниатюрные очень точные двигатели.

Комментарии (15)


  1. tessob
    07.04.2023 22:39
    +8

    Все это выглядит как запоздалая первоапрельская шутка. Если отбросить все рассуждения про вращающиеся кольца, то описываемая вами инновация уже известна человечеству с XVII века — это перископ. Там тоже 2 зеркала, просто у вас за счёт вращения колец меняется положение зеркал. Отсюда вопрос:

    Почему просто не вращать зеркала? Далее, учитывая, что расстояние между зеркалами достаточно мало и в один момент времени камера может быть направлена только на одну пару зеркал, то почему просто не вращать камеру полностью отказавшись от колец и зеркал?


    1. Hshshsh
      07.04.2023 22:39

      Все по делу


  1. lorc
    07.04.2023 22:39
    +6

    Механика - дорого и ненадежно.

    Вы думаете почему везде пропадают механические кнопки и появляются всякие тачскрины и сенсоры? Потому что механическая кнопка - она капризная, она ломается, заедает, к ней нужно вести отдельные провода, для ее установки часто нужен живой человек.

    Несколько вращающихся зеркальных колец на автомобиле - это просто жесть как с точки зрения эксплуатации (вы только про одну пылищу подумайте) так и с точки зрения инжиниринга.

    Но в качестве мысленного эксперимента - вполне себе. Есть такая штука, кстати, "сканатор" называется. Не совсем то что вы изобрели, но некоторое родство есть.


  1. ValeriyPu
    07.04.2023 22:39
    +5

    быстро пролетающие стабильные изображения разных кусков окружающей действительности


    1. BigBeaver
      07.04.2023 22:39
      +15

      Звучит как метафора про последние 3-4 года.


      1. ivankudryavtsev
        07.04.2023 22:39
        +2

        Мне понравилось)


  1. bull1251
    07.04.2023 22:39

    Лучше уж поворотная камера с высокой частотой кадров, чтобы провести пост обработку. Но если не хотите вращать камеру, то возможно подойдет beam splitter (разделитель луча), которая сформирует на экране 50% отраженного и 50% проходящего света.


  1. DrBulkin
    07.04.2023 22:39
    +6

    Камера на 360 градусов есть у самсунга Этакий колобок. Кривое изображение пересчитывается процом и склеивается Там всего 2 камеры и 2 линзы

    все давно придумано за нас

    и без механики


    1. VadimProfii
      07.04.2023 22:39

      Первой в ширпотребе была Ricoh, камера с 360 градусным обзором ,выпускается лет десять уже. Помнится, просил у начальства сию камерку для 3D- панорам недвижки....


    1. alexlexsky
      07.04.2023 22:39

      Эта камера самсунга уже года 4 как снята с производства (если речь про Samsung Gear). А на рынке уже давно пачка двухлинзовых 360 камер. И детализация того самсунга была в лучшем случае 4К на всю панораму с ужаснейшим качеством. При просмотре из той панорамы в обычном 2D View - получалось и вовсе 720p в треш качестве. Даже сейчас мы снимая на 8К-11К камеры 360, при обзоре более менее получаем 2,5К изображение для просмотра в адекватном качестве. При этом с 6-7 метров лица в кадре уже условные - широкий угол, ничего не поделаешь.


  1. myswordishatred
    07.04.2023 22:39
    +3

    Во все стороны глядеть – камер не напасёшься

    Не благодарите


  1. TeleC
    07.04.2023 22:39
    +5

    Работать, наверное, будет.

    Проблема только в том, что сейчас в 2023 году, камера стоит дешевле зеркала.


  1. deee
    07.04.2023 22:39

    Камера Arecont Vision склеивает картинку без механики: https://www.youtube.com/watch?v=2I_GiyflBXk


  1. Squoworode
    07.04.2023 22:39

    Всё может быть штампованное из крашеного серебрянкой пластика, но с идеально ровными поверхностями, стоить недорого

    Вы сами когда-нибудь пытались смотреть в пластиковое зеркало, крашеное серебрянкой?


  1. mx-yh
    07.04.2023 22:39

    Для чего по два зеркала? Чтобы смотреть вперед, как на картинке, зеркала не нужны совсем. Чтобы смотреть в бок или назад достаточно одного зеркала.

    Если вы говорите про нейросети, то это нужны значительные вычислительные мощности. Гораздо меньшие вычислительные ресурсы нужны чтобы картинку с 'рыбьего глаза' развернуть в плоскую без сферических искажений. Или не в плоскую а в цилиндрическую панораму, как захочется.

    Ну и цены на камеры на алиэкспрессе начинаются с трехсот рублей в розницу вместе с объективом и WiFi для передачи этого изображения. Думаю что каждая пара зеркал будет стоить примерно столько же. А примерно четыре камеры закроют 360° кругового обзора. Ну хорошо, продублируем, восемь камер обеспечат круговой обзор с двойной надежностью.

    Ваша система зеркал может иметь смысл там где не работают обычные камеры, например в каком нибудь ультрафиолетовом спектре, если найдете нужный сенсор