Una cámara capaz de ver detrás de las esquinas
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0:01 - 0:02En el futuro,
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0:02 - 0:06los vehículos autónomos serán
más seguros y confiables que las personas. -
0:06 - 0:10Pero para esto, requerimos tecnologías
que permitan a los vehículos responder -
0:10 - 0:11más rápido que las personas.
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0:11 - 0:15Necesitamos algoritmos capaces
de conducir mejor que las personas, -
0:15 - 0:19y cámaras capaces de ver
más que el ojo humano. -
0:20 - 0:25Por ejemplo, imaginen que un vehículo
autónomo está por dar un giro a ciegas -
0:25 - 0:26y otro automóvil se aproxima
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0:26 - 0:29o quizá un niño está
a punto de cruzar la calle. -
0:29 - 0:33Por suerte, nuestro auto del futuro
tendrá este superpoder: -
0:33 - 0:37una cámara capaz de ver detrás de
las esquinas y detectar posibles peligros. -
0:38 - 0:40Los últimos años
he trabajado como doctorando -
0:40 - 0:43en el laboratorio de imágenes
computacionales de Standford -
0:43 - 0:45en una cámara que
puede hacer exactamente eso: -
0:45 - 0:48escanear objetos detrás de las esquinas
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0:48 - 0:51o que no están
al alcance directo de la vista. -
0:51 - 0:55Déjenme mostrarles
lo que nuestra cámara puede ver. -
0:55 - 0:57En este experimento
realizado en el exterior, -
0:57 - 1:01nuestro sistema de cámaras escanea
el lateral del edificio con un láser, -
1:01 - 1:03y la escena que queremos capturar
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1:03 - 1:06está oculta al doblar la esquina,
detrás de esta cortina. -
1:06 - 1:09Así que nuestra cámara
no puede verla de forma directa. -
1:10 - 1:11Aun así, de algún modo,
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1:11 - 1:15nuestra cámara puede capturar
la geometría 3D de la escena. -
1:16 - 1:17¿Cómo lo conseguimos?
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1:17 - 1:20La magia sucede aquí,
en este sistema de cámaras. -
1:20 - 1:23Pueden considerarla como
una cámara de gran velocidad, -
1:24 - 1:27una que funciona
no a 1000 cuadros por segundo, -
1:27 - 1:30ni siquiera a un millón
de cuadros por segundo, -
1:30 - 1:32sino a un billón de cuadros por segundo.
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1:33 - 1:38Funciona tan rápido, que hasta
puede capturar el movimiento de la luz. -
1:39 - 1:42Y para darles un ejemplo
de lo muy rápido que viaja la luz, -
1:42 - 1:47comparémosla con la velocidad
de un superhéroe de historietas -
1:47 - 1:50capaz de correr tres veces más rápido
que la velocidad del sonido. -
1:50 - 1:54Un rayo de luz demora
unas 3300 millonésimas de segundo, -
1:54 - 1:56o 3.3 nanosegundos,
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1:56 - 1:58en recorrer la distancia de un metro.
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1:58 - 2:00Al mismo tiempo,
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2:00 - 2:04nuestro superhéroe se ha movido
menos de 1 mm. -
2:05 - 2:06Eso es bastante rápido.
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2:06 - 2:09Pero tenemos que imaginarnos
algo mucho más rápido -
2:09 - 2:11si pretendemos capturar
la luz en movimiento -
2:11 - 2:13a escalas por debajo del cm.
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2:13 - 2:15Nuestro sistema de cámaras
puede capturar fotones -
2:15 - 2:19en periodos de tiempo de apenas
50 billonésimas de segundo, -
2:19 - 2:21o 50 picosegundos.
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2:22 - 2:24Así que tomamos esta cámara ultrarápida
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2:24 - 2:28y la combinamos con un láser
que emite pulsos cortos de luz. -
2:29 - 2:31Cada pulso viaja hacia esta pared visible
-
2:31 - 2:33y un poco de luz se dispersa
hacia nuestra cámara, -
2:33 - 2:37pero la pared también dispersa la luz
hacia el otro lado de la esquina, -
2:37 - 2:39hacia el objeto oculto y de regreso.
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2:39 - 2:42Repetimos esto varias veces
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2:42 - 2:44para capturar el tiempo
de llegada de muchos fotones -
2:44 - 2:46desde diferentes puntos de la pared.
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2:46 - 2:48Tras capturar estas medidas,
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2:48 - 2:52podemos crear un video de la pared
de un billón de cuadros por segundo. -
2:52 - 2:55Si bien esta pared nos parece corriente,
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2:55 - 3:00a un billón de cuadros por segundo,
podemos ver algo increíble. -
3:00 - 3:03Podemos ver las ondas de luz
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3:03 - 3:07que se dispersan y regresan desde
la escena oculta y chocan contra la pared. -
3:07 - 3:10Cada una de estas ondas
transporta información -
3:10 - 3:12sobre el objeto oculto que la envió.
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3:12 - 3:14Podemos tomar estas medidas
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3:14 - 3:17y pasarlas por un algoritmo
de reconstrucción -
3:17 - 3:20para recuperar de esta manera
la geometría 3D de la escena oculta. -
3:21 - 3:25Quiero mostrarles un ejemplo más
de una escena de interior que capturamos, -
3:25 - 3:28esta vez con varios
objetos diferentes ocultos. -
3:28 - 3:30Estos objetos tienen
apariencias muy distintas, -
3:30 - 3:32así que reflejan
la luz de forma diferente. -
3:32 - 3:36Por ejemplo, esta estatua brillante
de dragón refleja la luz diferente -
3:36 - 3:41que la bola de disco
y que la estatua blanca del discóbolo. -
3:41 - 3:44Hasta podemos ver las diferencias
en la luz que se refleja -
3:44 - 3:50al visualizarla como este volumen 3D,
donde hemos apilado los cuadros del video. -
3:51 - 3:55Aquí el tiempo se representa
como la profundidad de este cubo. -
3:56 - 3:59Estos puntos brillantes
que ven son el reflejo de la luz -
3:59 - 4:02desde cada una de las caras
de la bola de disco -
4:02 - 4:04que se dispersan por
la pared con el tiempo. -
4:04 - 4:08Las vetas brillantes de luz
que ven llegar más rápido -
4:08 - 4:12provienen de la estatua brillante de
dragón, pues es lo más cercano a la pared, -
4:12 - 4:16y las otras vetas de luz provienen
de reflejos de luz del estante de libros -
4:16 - 4:17y de la estatua.
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4:18 - 4:22Ahora bien, podemos también visualizar
estas medidas cuadro por cuadro, -
4:22 - 4:23como un video,
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4:23 - 4:25para así ver la luz dispersa.
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4:25 - 4:29De nuevo, aquí vemos primero
los reflejos de la luz del dragón, -
4:29 - 4:30lo más cercano a la pared,
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4:30 - 4:34luego los puntos brillantes
de la bola de disco -
4:34 - 4:37y otros reflejos provenientes del estante.
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4:37 - 4:41Finalmente, vemos las ondas
de luz que refleja la estatua. -
4:42 - 4:45Estas ondas de luz que iluminan la pared
-
4:45 - 4:49son como fuegos artificiales que duran
apenas billonésimas de segundo. -
4:54 - 4:57Si bien estos objetos reflejan
la luz de diversas formas, -
4:57 - 5:00Aun así, es posible
reconstruir sus formas. -
5:00 - 5:03Esto es lo que pueden ver
detrás de la esquina. -
5:04 - 5:07Quiero mostrarles un ejemplo más
que tiene una pequeña variante. -
5:07 - 5:10En este video, me ven
con un traje reflectivo -
5:10 - 5:13y nuestro sistema
de cámaras escanea la pared -
5:13 - 5:15a un ritmo de cuatro veces por segundo.
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5:15 - 5:16El traje es reflectivo
-
5:16 - 5:19así que podemos capturar
los fotones necesarios -
5:19 - 5:23para determinar dónde estoy
y qué estoy haciendo -
5:23 - 5:26sin que la cámara me enfoque
de forma directa. -
5:26 - 5:30Al capturar los fotones que se dispersan
desde la pared hacia mi traje, -
5:30 - 5:32de regreso a la pared
y nuevamente hacia la cámara, -
5:33 - 5:36podemos capturar este video
"indirecto" en tiempo real. -
5:37 - 5:40Creemos que este tipo de escaneo no lineal
-
5:40 - 5:44puede ser útil en distintas aplicaciones:
en los vehículos autónomos -
5:44 - 5:46pero también en las bioimágenes,
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5:46 - 5:50donde necesitamos ver el interior
de las estructuras diminutas del cuerpo. -
5:50 - 5:53Quizá podríamos equipar con sistemas
de cámaras similares a los robots -
5:53 - 5:56que enviamos a explorar otros planetas.
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5:57 - 6:00Tal vez ya escucharon sobre
cómo mirar detrás de las esquinas, -
6:00 - 6:03pero lo que les mostré hoy
habría sido imposible hace dos años. -
6:03 - 6:07Por ejemplo, podemos escanear
enormes escenas ocultas en el exterior -
6:07 - 6:09en tiempo real,
-
6:09 - 6:13y hemos avanzado bastante
en conseguir que esta tecnología -
6:13 - 6:16pueda efectivamente detectar
un automóvil en el futuro. -
6:16 - 6:19Pero por supuesto,
aún hay desafíos que superar. -
6:19 - 6:23Por ejemplo, ¿podemos escanear
escenas ocultas a larga distancia, -
6:23 - 6:25en cuyo caso se recolectan
muy pocos fotones, -
6:26 - 6:29con láseres que usen poca energía
y sean seguros para la vista? -
6:30 - 6:32¿Podemos crear imágenes
a partir de los fotones -
6:32 - 6:37que se han dispersado muchas más veces
que un único rebote detrás de la esquina? -
6:37 - 6:41¿Podemos tomar nuestro prototipo
que es, pues, actualmente muy grande -
6:41 - 6:45y reducir su tamaño a algo que
sea útil para las bioimágenes, -
6:45 - 6:48o para un tipo de sistema mejorado
de seguridad para el hogar? -
6:48 - 6:54¿Podemos darle a esta nueva modalidad
de escaneo de imágenes otras aplicaciones? -
6:54 - 6:56Es una tecnología nueva emocionante
-
6:56 - 6:59y podría haber otras aplicaciones
que no hemos ni imaginado aún. -
7:00 - 7:02Así que... un futuro en el que
haya vehículos autónomos -
7:02 - 7:06puede ahora parecernos distante,
pero estamos desarrollando las tecnologías -
7:06 - 7:09que podrían hacer que los autos
sean más seguros e inteligentes. -
7:10 - 7:12Con el acelerado ritmo de
los descubrimientos científicos -
7:12 - 7:13y las innovaciones,
-
7:13 - 7:16nunca se sabe qué nuevas
y emocionantes aplicaciones -
7:16 - 7:18podríamos encontrar
tras doblar la esquina. -
7:19 - 7:22(Aplausos)
- Title:
- Una cámara capaz de ver detrás de las esquinas
- Speaker:
- David Lindell
- Description:
-
Para funcionar de forma segura, los vehículos autónomos deben saber esquivar obstáculos, incluso aquellos que no estén a la vista. Para esto, necesitamos desarrollar una tecnología capaz de ver más que el ojo humano, comenta el ingeniero eléctrico David Lindell. En esta innovadora demostración tecnológica, Lindell nos explica sobre el significativo y versátil potencial de una cámara de gran velocidad que puede detectar objetivos ocultos más allá de las esquinas.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 07:34
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