رؤية X-Ray: تمكنك سماعة الواقع المعزز من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من رؤية الأشياء المخفية
يمكن للجهاز أن يساعد العمال في تحديد موقع الأشياء للوفاء بأوامر التجارة الإلكترونية أو تحديد أجزاء لتجميع المنتجات.
قام باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ببناء سماعة رأس للواقع المعزز تمنح مرتديها رؤية بالأشعة السينية.
تجمع سماعة الرأس بين رؤية الكمبيوتر والإدراك اللاسلكي لتحديد موقع عنصر معين مخفي عن الأنظار تلقائيًا، ربما داخل صندوق أو تحت كومة، ثم توجيه المستخدم لاستعادته.
يستخدم النظام إشارات التردد اللاسلكي (RF)، والتي يمكن أن تمر عبر المواد الشائعة مثل الصناديق الكرتونية أو الحاويات البلاستيكية أو الفواصل الخشبية، للعثور على العناصر المخفية التي تم تصنيفها بعلامات RFID، والتي تعكس الإشارات المرسلة بواسطة هوائي RF.
توجه سماعة الرأس مرتديها أثناء سيرهم في غرفة نحو موقع العنصر، والذي يظهر على شكل كرة شفافة في واجهة الواقع المعزز (AR). بمجرد أن يصبح العنصر في يد المستخدم، تتحقق سماعة الرأس، المسماة X-AR، من أنهم التقطوا الشيء الصحيح.
عندما اختبر الباحثون X-AR في بيئة شبيهة بالمستودعات، تمكنت سماعة الرأس من تحديد موقع العناصر المخفية في نطاق 9.8 سم في المتوسط. وتحقق من أن المستخدمين التقطوا العنصر الصحيح بدقة 96 بالمائة.
يمكن أن يساعد X-AR عمال مستودعات التجارة الإلكترونية في العثور بسرعة على العناصر الموجودة على الأرفف المزدحمة أو المدفونة في الصناديق، أو عن طريق تحديد العنصر الدقيق لأمر ما عندما تكون العديد من العناصر المماثلة في نفس الحاوية. يمكن استخدامه أيضًا في منشأة التصنيع لمساعدة الفنيين على تحديد الأجزاء الصحيحة لتجميع المنتج.
اخترع باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا سماعة رأس للواقع المعزز تمنح البشر رؤية بالأشعة السينية. يجمع الاختراع، الذي أطلق عليه اسم X-AR، بين الاستشعار اللاسلكي ورؤية الكمبيوتر لتمكين المستخدمين من رؤية العناصر المخفية. يمكن أن يساعد X-AR المستخدمين في العثور على العناصر المفقودة وتوجيههم نحو هذه العناصر لاستردادها. هذه التكنولوجيا الجديدة لها العديد من التطبيقات في البيع بالتجزئة، والتخزين، والتصنيع، والمنازل الذكية، وأكثر من ذلك.
“كان هدفنا كله من هذا المشروع هو بناء نظام الواقع المعزز الذي يسمح لك برؤية الأشياء غير المرئية – الأشياء الموجودة في الصناديق أو حول الزوايا – وعند القيام بذلك، يمكن أن يوجهك نحوها ويسمح لك حقًا برؤية يقول فاضل أديب ، الأستاذ المشارك في قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر، ومدير مجموعة Signal Kinetics في Media Lab ، والمؤلف الرئيسي لورقة بحثية: “العالم المادي بطرق لم تكن ممكنة من قبل”. على X-AR.
المؤلفون المشاركون لأديب هم باحثون مساعدون تارا بوروشكي ، مؤلفة الورقة الرئيسية. مايسي لام لورا دودس وباحثة ما بعد الدكتوراة السابقة ألين عيد، وهي الآن أستاذة مساعدة في جامعة ميشيغان. سيتم تقديم البحث في ندوة USENIX حول تصميم وتنفيذ الأنظمة الشبكية.
زيادة سماعة AR
لإنشاء سماعة رأس للواقع المعزز مع رؤية بالأشعة السينية، كان على الباحثين أولاً تجهيز سماعة رأس موجودة بهوائي يمكنه التواصل مع العناصر التي تحمل علامات RFID. تستخدم معظم أنظمة تحديد الترددات الراديوية (RFID) هوائيات متعددة تقع على بعد أمتار من بعضها، لكن الباحثين احتاجوا إلى هوائي واحد خفيف الوزن يمكن أن يحقق نطاقًا تردديًا عاليًا بما يكفي للتواصل مع العلامات.
كان أحد التحديات الكبيرة هو تصميم هوائي يناسب سماعة الرأس دون تغطية أي من الكاميرات أو إعاقة عملياتها. هذا مهم جدًا، لأننا نحتاج إلى استخدام جميع المواصفات الموجودة على الحاجب، “يقول عيد.
أخذ الفريق هوائيًا حلقيًا بسيطًا وخفيف الوزن وجربه عن طريق تقليص الهوائي (تغيير عرضه تدريجيًا) وإضافة فجوات، وكلاهما من التقنيات التي تعزز عرض النطاق الترددي. نظرًا لأن الهوائيات تعمل عادةً في الهواء الطلق، فقد قام الباحثون بتحسينها لإرسال واستقبال الإشارات عند توصيلها بقناع سماعة الرأس.
بمجرد أن يقوم الفريق ببناء هوائي فعال، ركزوا على استخدامه لتوطين العناصر التي تحمل علامات RFID.
لقد استفادوا من تقنية تُعرف باسم رادار الفتحة الاصطناعية (SAR)، والتي تشبه طريقة تصوير الطائرات للأشياء على الأرض. يأخذ X-AR القياسات بهوائي من نقاط مراقبة مختلفة بينما يتحرك المستخدم في جميع أنحاء الغرفة، ثم يجمع هذه القياسات. وبهذه الطريقة، فإنها تعمل كمصفوفة هوائي حيث يتم الجمع بين القياسات من هوائيات متعددة لتحديد موقع الجهاز.
يستخدم X-AR البيانات المرئية من قدرة التتبع الذاتي لسماعة الرأس لإنشاء خريطة للبيئة وتحديد موقعها داخل تلك البيئة. أثناء سير المستخدم، يحسب احتمال علامة RFID في كل موقع. سيكون الاحتمال أعلى في الموقع الدقيق للعلامة، لذلك يستخدم هذه المعلومات للتركيز على الكائن المخفي.
“بينما كان يمثل تحديًا عندما كنا نصمم النظام، وجدنا في تجاربنا أنه يعمل بشكل جيد مع الحركة البشرية الطبيعية. نظرًا لأن البشر يتحركون كثيرًا، فإنه يسمح لنا بأخذ قياسات من العديد من المواقع المختلفة وتحديد موقع عنصر بدقة، “يقول دودز.
بمجرد أن يقوم X-AR بترجمة العنصر ويختاره المستخدم، يجب أن تتحقق سماعة الرأس من أن المستخدم قد أمسك بالكائن الصحيح. ولكن المستخدم الآن يقف ثابتًا ولا يتحرك هوائي سماعة الرأس، لذا لا يمكنه استخدام SAR لتحديد موقع العلامة.
ومع ذلك، عندما يلتقط المستخدم العنصر، تتحرك علامة RFID معه. يمكن لـ X-AR قياس حركة علامة RFID والاستفادة من قدرة التتبع اليدوي لسماعة الرأس لتحديد موقع العنصر في يد المستخدم. ثم يتحقق من أن العلامة ترسل إشارات التردد اللاسلكي الصحيحة للتحقق من أنها الكائن الصحيح.
استخدم الباحثون إمكانيات التصور الهولوغرافي لسماعة الرأس لعرض هذه المعلومات للمستخدم بطريقة بسيطة. بمجرد أن يضع المستخدم سماعة الرأس، فإنه يستخدم القوائم لتحديد كائن من قاعدة بيانات العناصر المميزة. بعد تحديد موقع الكائن، يتم إحاطته بمجال شفاف حتى يتمكن المستخدم من رؤية مكانه في الغرفة. ثم يعرض الجهاز المسار لهذا العنصر في شكل خطى على الأرض، والتي يمكن تحديثها ديناميكيًا أثناء سير المستخدم.
يقول لام: “لقد استخرجنا جميع الجوانب التقنية حتى نتمكن من توفير تجربة سلسة وواضحة للمستخدم، والتي ستكون مهمة بشكل خاص إذا كان شخص ما سيضع هذا في بيئة مستودع أو في منزل ذكي”.
اختبار سماعة الرأس
لاختبار X-AR، أنشأ الباحثون مستودعًا محاكاة عن طريق ملء الأرفف بصناديق من الورق المقوى وصناديق بلاستيكية، ووضع العناصر التي تحمل علامات RFID بالداخل.
وجدوا أن X-AR يمكن أن يوجه المستخدم نحو عنصر مستهدف بأقل من 10 سنتيمترات من الخطأ – مما يعني أنه في المتوسط ، كان العنصر يقع على بعد أقل من 10 سنتيمترات من المكان الذي وجه فيه X-AR المستخدم. طرق خط الأساس التي اختبرها الباحثون كان متوسط الخطأ فيها 25 إلى 35 سم.
وجدوا أيضًا أنه تحقق بشكل صحيح من أن المستخدم قد التقط العنصر الصحيح بنسبة 98.9 في المائة من الوقت. هذا يعني أن X-AR قادرة على تقليل أخطاء الانتقاء بنسبة 98.9 بالمائة. كانت دقيقة بنسبة 91.9 في المائة عندما كان العنصر لا يزال داخل الصندوق.
“لا يحتاج النظام إلى رؤية العنصر بشكل مرئي للتحقق من أنك اخترت العنصر الصحيح. إذا كان لديك 10 هواتف مختلفة في عبوات متشابهة، فقد لا تتمكن من معرفة الفرق بينها، ولكن يمكن أن يرشدك إلى الاستمرار في اختيار الهاتف الصحيح، “يقول بوروشكي.
الآن بعد أن أظهروا نجاح X-AR، يخطط الباحثون لاستكشاف كيف يمكن استخدام طرائق الاستشعار المختلفة، مثل WiFi أو تقنية mmWave أو موجات التيراهيرتز ، لتعزيز قدرات التصور والتفاعل. يمكنهم أيضًا تحسين الهوائي بحيث يمكن أن يتجاوز نطاقه 3 أمتار ويوسع النظام للاستخدام بواسطة سماعات رأس متعددة ومنسقة.
يقول أديب: “نظرًا لعدم وجود أي شيء مثل هذا اليوم، كان علينا معرفة كيفية بناء نوع جديد تمامًا من النظام من البداية إلى النهاية”. “في الواقع، ما توصلنا إليه هو إطار عمل. هناك العديد من المساهمات الفنية، ولكنها أيضًا مخطط لكيفية تصميم سماعة رأس AR مع رؤية بالأشعة السينية في المستقبل. “
يقول رانفير شاندرا، المدير الإداري لأبحاث الصناعة في Microsoft ، الذي لم يشارك في هذا العمل: “تتخذ هذه الورقة خطوة مهمة إلى الأمام في مستقبل أنظمة الواقع المعزز، من خلال جعلها تعمل في سيناريوهات غير خط البصر”. “إنها تستخدم تقنية ذكية للغاية للاستفادة من استشعار الترددات الراديوية لزيادة قدرات رؤية الكمبيوتر لأنظمة الواقع المعزز الحالية. يمكن أن يقود ذلك تطبيقات أنظمة الواقع المعزز إلى سيناريوهات لم تكن موجودة من قبل، مثل البيع بالتجزئة أو التصنيع أو تطبيقات المهارات الجديدة “.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
