Инженеры научились видеть сквозь стены с помощью Wi-Fi

Исследователи из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре разработали инновационный метод получения изображений объектов с использованием Wi-Fi. Новая технология использует геометрическую теорию дифракции для отслеживания краев объектов и показывает, что Wi-Fi может служить надёжным источником для создания изображений.

В основе разработки лежит принцип конуса Келлера, который позволяет создавать высококачественные изображения даже в условиях отсутствия движения. Это достижение является значительным шагом вперёд в области использования Wi-Fi для получения изображений и может иметь широкий спектр применений.

Инновация является продолжением работы лаборатории Мостофи над технологиями зондирования при помощи обычных радиочастотных сигналов (таких как Wi-Fi) для различных целей, включая анализ скопления людей, определение личности человека, умное здравоохранение и умные пространства.

Когда определенная волна сталкивается с точкой края, согласно геометрической теории дифракции Келера (ГТД), возникает конус исходящих лучей - конус Келера. Исследования показывают, что такое взаимодействие происходит не только с резко очерченными краями, но и распространяется на широкий спектр поверхностей с небольшой кривизной.

В зависимости от расположения краев, конус оставляет разные следы (то есть конические сечения) на определенной сетке приемников.

Затем разрабатывается математический план, который применяет эти конические следы в качестве подписей для определения ориентации краев, создавая таким способом карту краев сцены. 

«Края настоящих объектов обладают локальной зависимостью, — заявляет Анураг Паллапролу, главный аспирант проекта, — таким образом, обнаруживая точки с большой степенью надежности при помощи предложенного ядра визуализации, мы распределяем информацию о них по остальным точкам при помощи байесовской передачи информации. Этот этап может дополнительно усовершенствовать изображение, так как некоторые границы могут находиться в „слепой“ зоне или быть перекрыты другими границами, расположенными ближе к передатчикам». 

Исследователи также провели подробное исследование влияния различных факторов, таких как форма поверхности, направление краев, расстояние до решетки приемника и место размещения передатчика, на конусы Келера и предлагаемую на их основе систему создания изображений, разработав таким образом основу для систематического проектирования системы создания изображений.

Во время экспериментов три готовых Wi-Fi передатчика посылали беспроводные сигналы в область исследования. Затем Wi-Fi ресиверы устанавливались на беспилотное транспортное средство, которое при движении имитирует решетку Wi-Fi ресиверов. Ресивер измеряет уровень принимаемого сигнала и затем использует его для создания изображения по предлагаемой методике. Исследователи тщательно протестировали эту технологию, провели несколько экспериментов в трех разных местах, включая сценарии “сквозь стену”.