एक नई इमेजिंग तकनीक ने मशीन विज़न की दुनिया में क्रांति ला दी है। राइस यूनिवर्सिटी और यूनिवर्सिटी ऑफ एरिज़ोना के शोधकर्ताओं ने एक ऐसी विधि विकसित की है जो रोजमर्रा की मैट सतहों—जैसे दीवारों, फर्नीचर और कपड़ों—को वर्चुअल डिस्प्ले स्क्रीन में बदल देती है। यह मशीनों को त्रि-आयामी दृश्यों को असाधारण गति और सटीकता के साथ पुनर्निर्माण करने में सक्षम बनाती है। यह तकनीक नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित हुई है और वर्तमान मशीन विज़न की एक बड़ी कमजोरी को दूर करती है: मैट और रिफ्लेक्टिव वस्तुओं वाले गतिशील वातावरण को सटीक रूप से कैप्चर न कर पाना।
मशीन विज़न की चुनौती का नया समाधान
अधिकांश मौजूदा 3D इमेजिंग सिस्टम संरचित प्रकाश (स्ट्रक्चर्ड लाइट) पर निर्भर करते हैं, जो एक दृश्य पर पैटर्न प्रोजेक्ट करते हैं और फिर उन पैटर्नों के विरूपण को मापते हैं। लेकिन ये सिस्टम अक्सर गति, तेज़ रोशनी या मैट और रिफ्लेक्टिव सामग्रियों के मिश्रण वाले दृश्यों में विफल हो जाते हैं। ऐसे मिश्रित-परावर्तन वातावरण में, सतहों के बीच प्रकाश का उछलना माप को विकृत कर देता है और छवि गुणवत्ता को खराब कर देता है। नई विधि इन बाधाओं को दूर करने के लिए उन्हीं सतहों का पुन: उपयोग करती है जो समस्या पैदा करती हैं—मैट दीवारें, कपड़े और फर्नीचर—उन्हें वर्चुअल स्क्रीन में बदलकर, जो चमकदार वस्तुओं पर लेज़र बिंदुओं को प्रतिबिंबित करती हैं।
डिफ्लेक्टोमेट्री का पुनर्निर्माण
राइस के जॉर्ज आर. ब्राउन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग एंड कंप्यूटिंग में इलेक्ट्रिकल एंड कंप्यूटर इंजीनियरिंग विभाग के अध्यक्ष अशोक वीरराघवन ने बताया कि टीम ने डिफ्लेक्टोमेट्री नामक एक प्रसिद्ध कंप्यूटर विज़न तकनीक का लाभ उठाया। पारंपरिक डिफ्लेक्टोमेट्री में बड़ी और सावधानीपूर्वक स्थापित स्क्रीन की आवश्यकता होती है, जो महंगी और अनम्य होती है। लेज़र प्रकाश को दृश्य में पहले से मौजूद मैट सतहों पर प्रक्षेपित करके, शोधकर्ताओं ने विशेष उपकरणों की आवश्यकता को समाप्त कर दिया। अब किसी भी कमरे को एक कार्यात्मक इमेजिंग वातावरण में बदला जा सकता है।
लेज़र और न्यूरोमॉर्फिक सेंसिंग का संयोजन
इमेजिंग प्रक्रिया दो चरणों में होती है। पहले, एक लेज़र मैट सतहों—दीवारें, कपड़े और फर्नीचर—को स्कैन करके उनके 3D मानचित्र बनाता है। जब लेज़र बिंदु चमकदार वस्तुओं से परावर्तित होते हैं, तो सिस्टम आसपास की मैट सतहों को वर्चुअल डिस्प्ले स्क्रीन में बदल देता है, जैसा कि वीरराघवन की प्रयोगशाला के स्नातक छात्र और अध्ययन के पहले लेखक अनीकेत दशपुते ने वर्णित किया। दूसरे, एक न्यूरोमॉर्फिक इवेंट कैमरा—जो पूर्ण फ्रेम कैप्चर करने के बजाय प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन रिकॉर्ड करता है—हाई-स्पीड 3D वीडियो का पुनर्निर्माण करता है। एरिज़ोना विश्वविद्यालय के वायंट कॉलेज ऑफ ऑप्टिकल साइंसेज में पोस्टडॉक्टरल रिसर्च एसोसिएट और पेपर के दूसरे लेखक जियाझांग वांग ने बताया कि यह कैमरा अत्यधिक कम से लेकर बहुत तेज़ रोशनी के स्तरों को संभाल सकता है, जिससे दृश्य में सभी वस्तु सतहों को समान उच्च सटीकता और गति से मापा जा सकता है, भले ही उनकी परावर्तन क्षमताएं अलग-अलग हों।
लेज़र स्कैनिंग और इवेंट-आधारित इमेजिंग का यह संयोजन पारंपरिक 3D सेंसिंग से एक महत्वपूर्ण विचलन है। जहां मानक कैमरे तेज़ गति या अत्यधिक प्रकाश विरोधाभासों से अभिभूत हो जाते हैं, वहीं इवेंट कैमरा केवल परिवर्तनों को कैप्चर करता है, जिससे डेटा लोड कम होता है और अस्थायी रिज़ॉल्यूशन बढ़ता है। यह सिस्टम को वास्तविक समय के अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है जहां हर मिलीसेकंड मायने रखता है।
संभावित अनुप्रयोग और स्केलेबिलिटी
यह उन्नति कई उच्च-दांव वाले क्षेत्रों में मशीन विज़न को बदल सकती है। नीचे मुख्य अनुप्रयोग दिए गए हैं:
- स्वायत्त वाहन: मिश्रित प्रकाश और जटिल परावर्तक स्थितियों में पैदल यात्रियों, अन्य कारों और सड़क सतहों को सटीक रूप से समझने की क्षमता सुरक्षित नेविगेशन के लिए महत्वपूर्ण है।
- औद्योगिक निरीक्षण: निर्माता इस तकनीक का उपयोग चमकदार धातु भागों या पारदर्शी सतहों पर दोषों का पता लगाने के लिए कर सकते हैं जो वर्तमान स्कैनर से बच जाते हैं।
- चेहरा पहचान प्रणाली: विभिन्न वातावरणों में अधिक मजबूत गहराई संवेदन से लाभान्वित हो सकती है।
- मानव संवेदन अनुप्रयोग: जैसे हावभाव पहचान या स्वास्थ्य निगरानी, इस विधि की गति और सटीकता से गुंजाइश पा सकते हैं।
हालांकि इस तकनीक का अब तक केवल प्रयोगशाला के टेबलटॉप सेटिंग में प्रदर्शन किया गया है, शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि यह दृष्टिकोण स्वाभाविक रूप से स्केलेबल है। वायंट कॉलेज ऑफ ऑप्टिकल साइंसेज के एसोसिएट प्रोफेसर और अध्ययन में सहयोगी फ्लोरियन विलोमिट्जर ने समझाया कि स्केलेबिलिटी 3D इमेजिंग के लिए एक महत्वपूर्ण आवश्यकता है। यही विधि सर्जरी के दौरान छोटी रिफ्लेक्टिव रक्त वाहिकाओं को मापने या पूरे कमरों और इमारतों को डिजिटलीकृत करने के लिए अनुकूलित की जा सकती है, जो बहुत अलग पैमानों और वातावरणों में काम करने की लचीलापन प्रदान करती है। यह बहुमुखी प्रतिभा बताती है कि इस तकनीक को अंततः हैंडहेल्ड उपकरणों के लिए लघुकृत किया जा सकता है या बड़े पैमाने के वास्तुशिल्प स्कैनिंग के लिए विस्तारित किया जा सकता है।