WRAL TechWire: Duke-onderzoekers bedenken een manier om door muren heen te kijken
Datum gepubliceerd:Van WRAL TechWire door Allan Maurer — 19 december 2017
DURHAM – Onderzoekers van Duke University hebben een manier bedacht om door muren heen te kijken met behulp van een smalle band van microgolffrequenties. Deze aanpak heeft niet alleen voor de hand liggende toepassingen op het gebied van beveiliging, maar zou ook kunnen leiden tot goedkope apparaten waarmee bouwvakkers gemakkelijk leidingen, pijpen en draden kunnen lokaliseren.
“De meeste technologieën die door muren heen kunnen kijken, gebruiken een breed scala aan frequenties, wat ze duur maakt”, zegt Daniel Marks, universitair hoofddocent elektrische en computertechniek bij Duke. “Ze hebben ook geen erg goede resolutie. Dus hoewel ze misschien prima zijn als ze iemand aan de andere kant van een muur zien bewegen, zijn ze vreselijk als ze dunne leidingen of draden vinden.
De huidige benaderingen zijn doorgaans ook gebaseerd op het weten van welk materiaal de muur is gemaakt voordat je probeert er doorheen te kijken. Hierdoor kan de software voorspellen hoe de muur de scangolven zal beïnvloeden, zodat de echo's en vervormingen kunnen worden gescheiden van de gezochte vaste objecten.
In een nieuw artikel profiteren Marks en zijn collega's David R. Smith, de James B. Duke hoogleraar Electrical and Computer Engineering, en Okan Yurduseven, een postdoctoraal onderzoeker in elektrische en computertechniek bij Duke, in plaats daarvan van de symmetrie van een muur.
Omdat muren over het algemeen vlak en uniform zijn in alle richtingen, vervormen ze golven op een symmetrische manier. De nieuw beschreven technologie maakt gebruik van deze symmetrie in zijn voordeel.
"We hebben een algoritme geschreven dat de gegevens in delen verdeelt: een die cirkelsymmetrie vertoont en een andere die dat niet doet", legt Yurduseven uit. "De gegevens die geen enkele symmetrie hebben, zijn wat we proberen te zien."
De techniek gebruikt slechts één enkele frequentie om te scannen, omdat hierdoor het aantal interferentiepatronen dat door de muur wordt gecreëerd, wordt verminderd en zenders met een enkele frequentie veel goedkoper zijn dan breedbandzenders. Vasthouden aan een smal bereik betekent ook dat een toekomstig apparaat gemakkelijker kan worden goedgekeurd door de Federal Communications Commission (FCC), omdat het gemakkelijk zou zijn om interferentie met microgolffrequenties voor andere technologieën, zoals wifi, mobiele telefoondiensten en Bluetooth, te voorkomen. .
De onderzoekers bouwden een prototype-apparaat om te zien hoe goed het zou werken. In hun laboratorium bouwden ze een aantal verschillende soorten muren en plaatsten daar voorwerpen achter die een arbeider misschien zou willen vinden, zoals draadeinden, elektrische leidingen, draden en aansluitdozen.
"We stellen ons voor om deze techniek te combineren met een machine vision-systeem waarmee iemand over een muur kan bewegen om te zien wat erin zit", zegt Marks. “Wij denken dat de technologie de prijs en gevoeligheid heeft om impact op de markt te hebben.”
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Optiek op 5 december 2017.