"X-Ray Vision" -Techniker Nutzt Radiowellen, Um Durch Wände Zu "Sehen"

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"röntgenblick", mit dem die bewegungen von menschen durch wände mithilfe von funksignalen verfolgt werden können, könnte die zukunft von smart homes, spielen und gesundheitspflege sein, sagen forscher.

"Röntgenblick", mit dem die Bewegungen von Menschen durch Wände mithilfe von Funksignalen verfolgt werden können, könnte die Zukunft von Smart Homes, Spielen und Gesundheitspflege sein, sagen Forscher.

Ein neues System, das von MIT-Wissenschaftlern am MIT gebaut wurde, kann Radiowellen ausstrahlen, die vom menschlichen Körper abprallen. Die Empfänger nehmen dann die Reflexionen auf, die von Computeralgorithmen verarbeitet werden, um die Bewegungen der Menschen in Echtzeit abzubilden.

Im Gegensatz zu anderen Bewegungsverfolgungsgeräten nutzt das neue System jedoch die Tatsache, dass Funksignale mit kurzen Wellenlängen durch Wände hindurchtreten können. Das System, genannt RF-Capture, ermöglichte es, 15 verschiedene Personen mit einer Genauigkeit von fast 90 Prozent durch eine Wand zu identifizieren, sagten die Forscher. Das RF-Capture-System konnte sogar ihre Bewegungen bis auf 2 cm verfolgen. [10 Technologien, die dein Leben verändern werden]

Die Forscher sagen, diese Technologie könnte so unterschiedliche Anwendungen haben wie gestengesteuerte Spielgeräte, die mit dem Kinect-System von Microsoft konkurrieren, Bewegungserfassung für Spezialeffekte in Filmen oder sogar die Überwachung der Vitalfunktionen von Krankenhauspatienten.

"Es lässt Sie im Grunde durch Wände sehen", sagte Fadel Adib, ein Ph.D. Student am MIT-Labor für Informatik und künstliche Intelligenz und Hauptautor einer neuen Arbeit, die das System beschreibt. "Unsere Revolution ist noch lange nicht in der Nähe, was optische Systeme Ihnen bieten können, aber in den letzten drei Jahren sind wir nicht mehr in der Lage, jemanden hinter einer Wand zu erkennen und grobe Bewegungen wahrzunehmen, bis heute, wo Sie ungefähr sehen können, was eine Person ungefähr aussieht wie und bekommen sogar den Atem und die Herzfrequenz einer Person. "

Das Team um Dina Katabi, Professorin für Elektrotechnik und Informatik am MIT, entwickelt seit einigen Jahren drahtlose Tracking-Technologien. Im Jahr 2013 nutzten die Forscher Wi-Fi-Signale, um Menschen durch Wände zu erkennen und ihre Bewegungsrichtung zu verfolgen.

Das neue System, das auf der Konferenz SIGGRAPH Asia in Japan vom 2. bis 5. November vorgestellt wurde, verwendet Radiowellen, die 1.000-mal weniger stark sind als WLAN-Signale. Adib sagte, dass verbesserte Hardware und Software RF-Capture insgesamt zu einem viel leistungsfähigeren Werkzeug machen.

"Diese [von RF-Capture verwendeten Funkwellen] erzeugen ein viel schwächeres Signal, aber wir können weitaus mehr Informationen extrahieren, weil sie speziell dafür strukturiert sind", sagte Adib gegenüber WordsSideKick.com.

Das System verwendet eine T-förmige Antennengruppe in der Größe eines Laptops, die vier Sender entlang des vertikalen Abschnitts und 16 Empfänger entlang des horizontalen Abschnitts aufweist. Das Array wird von einem Standardcomputer mit einer leistungsstarken Grafikkarte gesteuert, mit der Daten analysiert werden, so die Forscher.

Da unbelebte Objekte auch Signale reflektieren, sucht das System zunächst nach statischen Merkmalen und entfernt diese aus der Analyse. Dann nimmt es eine Reihe von Schnappschüssen auf und sucht nach Reflexionen, die sich im Laufe der Zeit ändern und bewegte menschliche Körperteile darstellen.

Wenn sich jedoch die Körperteile einer Person nicht genau im richtigen Winkel in Bezug auf das Antennenarray befinden, lenken sie die übertragenen Strahlen nicht zurück zu den Sensoren. Dies bedeutet, dass jeder Schnappschuss nur einige seiner Körperteile erfasst, und welche erfasst werden, variiert von Bild zu Bild. "Im Vergleich zu Licht reflektiert jeder Körperteil das Signal zurück, und deshalb können Sie genau das Aussehen der Person mit einer Kamera wiederherstellen", sagte Adib. "Bei [Radiowellen] reflektiert jedoch nur eine Teilmenge von Körperteilen das Signal zurück, und Sie wissen nicht einmal welche."

Die Lösung ist ein intelligenter Algorithmus, der Körperteile über Schnappschüsse hinweg identifiziert und ein einfaches Modell des menschlichen Skeletts verwendet, um sie zu einer Silhouette zusammenzufügen, so die Forscher. Das Scannen des gesamten 3D-Raums um das Antennen-Array herum erfordert jedoch eine Menge Computerleistung. Um dies zu vereinfachen, liehen sich die Forscher Konzepte von militärischen Radarsystemen, die Ziele erfassen und verfolgen können. [6 unglaubliche Spionagetechnologien, die wirklich sind]

Unter Verwendung eines sogenannten "Grob-zu-Fein" -Algorithmus beginnt das System mit der Verwendung einer kleinen Anzahl von Antennen zum Abtasten breiter Bereiche und erhöht dann allmählich die Anzahl der Antennen, um Bereiche mit starker Reflexion, die Körperteile darstellen, auf Null zu bringen, während der Rest des Raumes ignoriert wird.

Mit diesem Ansatz kann das System feststellen, welchen Körperteil eine Person mit einer Genauigkeit von 99 Prozent aus einer Entfernung von etwa 3 Metern (10 Fuß) und durch eine Wand bewegt hat. Es könnte auch Buchstaben nachverfolgen, die Einzelpersonen in die Luft geschrieben haben, indem sie die Bewegung ihrer Handflächen auf wenige Zentimeter (nur wenige Zentimeter) verfolgen.

Derzeit kann RF-Capture nur Personen verfolgen, die direkt auf die Sensoren gerichtet sind, und es kann keine vollständige Skelett-Verfolgung durchführen, wie dies bei herkömmlichen Bewegungserfassungslösungen der Fall ist. Adib sagte jedoch, dass die Einführung eines komplexeren Modells des menschlichen Körpers oder die Erhöhung der Anzahl von Arrays dazu beitragen könnte, diese Einschränkungen zu überwinden.

Das System kostet nur 200 bis 300 Dollar, und das MIT-Team ist bereits dabei, die Technologie auf seine erste kommerzielle Anwendung anzuwenden - ein Produkt namens Emerald, das Stürze bei älteren Menschen erkennen, vorhersagen und verhindern soll.

"Dies ist die erste Anwendung, die auf den Markt kommen wird", sagte Adib."Wenn Sie jedoch ein Gerät haben und viele Leute es verwenden, werden die Kosten für die Herstellung eines solchen Geräts sofort gesenkt, und wenn es einmal reduziert ist, können Sie es für noch mehr Anwendungen verwenden."

Die ersten Anwendungen der Technologie werden voraussichtlich im Gesundheitswesen erfolgen, und das Team wird die Technologie bald in einer Krankenstation einsetzen, um die Atmungsmuster von Patienten zu überwachen, die an Schlafapnoe leiden. Mit zunehmender Auflösung der Technologie, so Adib, könnte dies eine Vielzahl von Anwendungen für die Gestensteuerung und Bewegungserfassung eröffnen.

"Wir haben noch einen langen Weg vor uns, bis wir diese Treue erreichen können", fügte er hinzu. "Es gibt viele technische Herausforderungen, die noch zu bewältigen sind. Aber ich denke, in den nächsten Jahren werden sich diese Systeme maßgeblich weiterentwickeln."

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