A camera that can see around corners | David Lindell

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

المترجم: Sumaya Omar المدقّق: Fatima Zahra El Hafa

In the future,

في المستقبل،

self-driving cars will be safer and more reliable than humans.

ستصبح السيارات ذاتية القيادة أكثر أماناً وستحظى بثقة أكثر من البشر.

But for this to happen,

ولكي يحدث ذلك،

we need technologies that allow cars to respond

نحتاج إلى تكنولوجيا تتيح للسيارات الاستجابة

faster than humans,

بشكل أسرع من البشر،

we need algorithms that can drive better than humans

نحتاج إلى خوارزميات تقود بشكل أفضل من البشر

and we need cameras that can see more than humans can see.

وكاميرات يمكنها أن ترى بشكل أدق من البشر.

For example, imagine a self-driving car is about to make a blind turn,

مثلاً، تخيّل سيارة ذاتية القيادة على وشك أن تنعطف حول زواية محجوبة الرؤيا،

and there's an oncoming car

وهنالك سيارة قادمة

or perhaps there's a child about to run into the street.

أو ربما طفل على وشك أن يركض في الشارع.

Fortunately, our future car will have this superpower,

لحسن الحظ، ستحظى السيارت المستقبلية بقوة خارقة،

a camera that can see around corners to detect these potential hazards.

وهي كاميرا يمكنها أن ترى حول الزوايا لتكشف المخاطر المحتملة.

For the past few years as a PhD student

خلال السنوات القليلة الماضية كطالب دكتوراة

in the Stanford Computational Imaging Lab,

في مختبر التصوير الحاسوبي في ستانفورد،

I've been working on a camera that can do just this --

عملت على كاميرا بمقدورها فعل هذا...

a camera that can image objects hidden around corners

كاميرا يمكنها تصوير الأجسام المختبئة حول الزوايا

or blocked from direct line of sight.

أو المحجوبة عن خط الرؤية المباشر.

So let me give you an example of what our camera can see.

لذا دعوني أقدم لكم مثالاً على ما يمكن أن تراه الكاميرا.

This is an outdoor experiment we conducted

هذه تجربة أجريناها في الخارج

where our camera system is scanning the side of this building with a laser,

حيث تقوم الكاميرا بفحص جانب هذا المبنى بالليزر،

and the scene that we want to capture

والمشهد الذي نريد التقاطه

is hidden around the corner behind this curtain.

مخفي حول الزاوية خلف هذا الستار.

So our camera system can't actually see it directly.

لذا لا يتمكن نظام الكاميرا من رؤيته بشكل مباشر.

And yet, somehow,

ومع ذلك، بطريقة ما،

our camera can still capture the 3D geometry of this scene.

يمكن للكاميرا التقاط هذا المشهد بنمط ثلاثي الأبعاد.

So how do we do this?

إذاً كيف نقوم بهذا؟

The magic happens here in this camera system.

يكمن السحر هنا في نظام الكاميرا.

You can think of this as a type of high-speed camera.

يمكنك أن تفكر فيها كنوع كاميرا فائقة السرعة.

Not one that operates at 1,000 frames per second,

ليس النوع الذي يلتقط 1000 لقطة في الثانية،

or even a million frames per second,

أو حتى مليون لقطة في الثانية،

but a trillion frames per second.

بل تريليون لقطة في الثانية.

So fast that it can actually capture the movement of light itself.

سريعة للغاية لدرجة أنها يمكن أن تلتقط فعلاً حركة الضوء نفسه.

And to give you an example of just how fast light travels,

ولأقدم لكم مثالاً عن مدى سرعة انتقال الضوء،

let's compare it to the speed of a fast-running comic book superhero

دعونا نقارنها بسرعة بطل خارق في مجلات القصص المصورة

who can move at up to three times the speed of sound.

الذي يمكنه أن يتحرك بسرعة تصل إلى ثلاثة أضعاف سرعة الصوت.

It takes a pulse of light about 3.3 billionths of a second,

تستغرق نبضة ضوء حوالي 3,3 من المليار من الثانية،

or 3.3 nanoseconds,

أو 3,3 نانو ثانية،

to travel the distance of a meter.

لينتقل مسافة المتر.

Well, in that same time,

حسناً، في الفترة الزمنية نفسها،

our superhero has moved less than the width of a human hair.

يتحرك البطل الخارق أقل من قطر شعرة الإنسان.

That's pretty fast.

ذلك سريع للغاية.

But actually, we need to image much faster

لكن في الواقع، نحتاج للتصوير بسرعة أكبر

if we want to capture light moving at subcentimeter scales.

إذا أردنا أن نلتقط الضوء وهو يتنقل بمقياس أقل من سنتيمتر.

So our camera system can capture photons

لذا بإمكان نظام الكاميرا أن يلتقط الفوتونات

at time frames of just 50 trillionths of a second,

بسرعة 50 تريليون إطار في ثانية،

or 50 picoseconds.

أو 50 ببيكو ثانية.

So we take this ultra-high-speed camera

نأخذ كاميرا فائقة السرعة

and we pair it with a laser that sends out short pulses of light.

ونوصلها بالليزر الذي يطلق نبضات ضوء قصيرة.

Each pulse travels to this visible wall

تنتقل كل نبضة إلى هذا الحائط المرئي

and some light scatters back to our camera,

وبعضها يعود متناثراً إلى الكاميرا،

but we also use the wall to scatter light around the corner

ولكننا نستخدم الحائط أيضاً لجعل الضوء يتناثر حول الزواية

to the hidden object and back.

ليصل إلى الجسم المخفي ويعود.

We repeat this measurement many times

نكرر هذه الأبعاد عدة مرّات

to capture the arrival times of many photons

لنلتقط أوقات وصول العديد من الفوتونات

from different locations on the wall.

من مواقع مختلفة على الحائط.

And after we capture these measurements, we can create

وبعد أن نلتقط هذه الأبعاد، يمكننا أن نحصل

a trillion-frame-per-second video of the wall.

على فيديو بتريليون لقطة في الثانية للحائط.

While this wall may look ordinary to our own eyes,

بينما يبدو هذا الحائط عادي المنظر،

at a trillion frames per second, we can see something truly incredible.

بتريليون لقطة في الثانية، يمكننا أن نشاهد أمراً لا يصدق بالفعل.

We can actually see waves of light scattered back from the hidden scene

يمكننا فعلاً مشاهدة موجات ضوئية وهي تعود متناثرة من المشهد المخفي

and splashing against the wall.

وتتناثر على الحائط.

And each of these waves carries information

وتحمل كل موجة معلومات

about the hidden object that sent it.

عن الجسم المختبئ الذي أرسلها.

So we can take these measurements

إذاً يمكننا أن نأخذ هذه الأبعاد

and pass them into a reconstruction algorithm

ونمررها في خوارزمية إعادة التشكيل

to then recover the 3D geometry of this hidden scene.

لنستعيد بذلك المشهد المخفي بالنمط الثلاثي الأبعاد.

Now I want to show you one more example of an indoor scene that we captured,

الآن أريد أن أريكم مثالاً آخر عن مشهد التقطناه في الداخل،

this time with a variety of different hidden objects.

في هذه المرة، اعتمدنا أجساماً مختبئة متنوعة.

And these objects have different appearances,

ولدى هذه الأجسام أشكال مختلفة،

so they reflect light differently.

لذلك تعكس الضوء بشكل مختلف.

For example, this glossy dragon statue reflects light differently

مثلاً، يعكس تمثال التنين اللامع هذا الضوء بشكل مختلف

than the mirror disco ball

عن كرة الديسكو الزجاجية

or the white discus thrower statue.

أو تمثال رامي القرص الأبيض.

And we can actually see the differences in the reflected light

ويمكننا أن نرى التباين في الضوء المنعكس

by visualizing it as this 3D volume,

عبر إظهاره كحجم ثلاثي الأبعاد،

where we've just taken the video frames and stacked them together.

حيث جمعنا لقطات الفيديو معاً.

And time here is represented as the depth dimension of this cube.

وهنا صُوّر الوقت كبُعد عمق هذا المُكعّب.

These bright dots that you see are reflections of light

هذه النقاط المضيئة التي ترونها هي انعكاسات ضوء

from each of the mirrored facets of the disco ball,

من كل الجوانب الزجاجية لكرة الديسكو،

scattering against the wall over time.

تتناثر على الحائط مع مرور الوقت.

The bright streaks of light that you see arriving soonest in time

الأشعة المضيئة التي ترونها تصل في وقت أسرع

are from the glossy dragon statue that's closest to the wall,

تصدر من تمثال التنين اللامع الأقرب للحائط،

and the other streaks of light come from reflections of light from the bookcase

وتنبعث الأشعة الأخرى من انعاكاسات ضوء خزانة الكتب

and from the statue.

ومن التمثال الأبيض.

Now, we can also visualize these measurements frame by frame,

الآن، بوسعنا أيضاً إظهار هذه الأبعاد لقطة بلقطة،

as a video,

كفيديو،

to directly see the scattered light.

لنرى الضوء المتناثر بشكل مباشر.

And again, here we see, first, reflections of light from the dragon,

ومجدداً، نرى انعكاسات ضوء تصدر من التنين،

closest to the wall,

الأقرب للحائط،

followed by bright dots from the disco ball

يتبعها النقاط المضيئة من كرة الديسكو

and other reflections from the bookcase.

وانعكاسات أخرى صادرة من خزانة الكتب.

And finally, we see the reflected waves of light from the statue.

ونرى في النهاية موجات الضوء المنعكسة من التمثال.

These waves of light illuminating the wall

فموجات الضوء هذه تُنير الحائط

are like fireworks that last for just trillionths of a second.

تماما كالألعاب النارية التى تدوم لمدة تريليون جزء من الثانية فقط.

And even though these objects reflect light differently,

ورغم أنّ هذه الأجسام تعكس الضوء بشكل مختلف،

we can still reconstruct their shapes.

إلا أنه يمكننا إعادة بناء أشكالها.

And this is what you can see from around the corner.

وذلك ما يمكنكم رؤيته حول الزواية.

Now, I want to show you one more example that's slightly different.

سأريكم مثالاً آخر مختلفاً بعض الشيء.

In this video, you see me dressed in this reflective suit

تشاهدون في هذا الفيديو أنني أرتدي حُلّة عاكسة

and our camera system is scanning the wall at a rate of four times every second.

ويقوم نظام الكاميرا بتحليل الحائط بمعدل أربع مرّات كل ثانية.

The suit is reflective,

بما أن الحُلّة عاكسة،

so we can actually capture enough photons

فإننا نتمكن فعلاً من التقاط فوتوناتٍ كافية

that we can see where I am and what I'm doing,

تمكننا من رؤية أين أقف وما أفعله،

without the camera actually directly imaging me.

دون تصوير الكاميرا لي مباشرة.

By capturing photons that scatter from the wall to my tracksuit,

عبر التقاط الفوتونات التي تتطاير من الحائط إلى بذلتي الرياضية،

back to the wall and back to the camera,

فبدورها تعود إلى الحائط ثُمّ إلى الكاميرا،

we can capture this indirect video in real time.

لنتمكن من التقاط هذا الفيديو غير المباشر في الوقت الفعلي.

And we think that this type of practical non-line-of-sight imaging

ونعتقد أن هذا النوع من التصوير العملي المتواري عن خط الرؤية

could be useful for applications including for self-driving cars,

قد يُفيد تطبيقات السيارات ذاتية القيادة،

but also for biomedical imaging,

وأيضاً في مجال تصوير الطب الحيوي،

where we need to see into the tiny structures of the body.

حيث نحتاج أن نرى ما في داخل التركيبات الدقيقة في الجسم.

And perhaps we could also put similar camera systems on the robots

ومن المحتمل وضع نظام كاميرا مماثل في الروبوتات

that we send to explore other planets.

التي نرسلها لاستكشاف الكواكب.

Now you may have heard about seeing around corners before,

لعلكم سمعتم من قبل عن تكنولوجيا رؤية ما حول الزوايا،

but what I showed you today would have been impossible

لكن ما عرضته لكم اليوم ما كان ليحدث

just two years ago.

قبل عامين.

For example, we can now image large, room-sized hidden scenes outdoors

مثلًا، يمكننا الآن تصوير مشاهد مخفية كبيرة وبحجم غرفة في الخارج

and at real-time rates,

في وقتها الفعلي،

and we've made significant advancements towards making this a practical technology

وأحدثنا تطوّراً رائعاً في جعل هذه التكنولوجيا عملية

that you could actually see on a car someday.

حتى يمكن أن تراها في سيارة يوماً ما.

But of course, there's still challenges remaining.

لكن بالتأكيد لا يزال هنالك العديد من التحديات.

For example, can we image hidden scenes at long distances

مثلاً، أيمكننا تصوير مشاهد مخفية من مسافات بعيده

where we're collecting very, very few photons,

حيث نلتقط فوتونات قليلة للغاية،

with lasers that are low-power and that are eye-safe.

بليزر ذي قوّة منخفضة وآمن للعين؟

Or can we create images from photons

أو هل يمكننا خلق صور من الفوتونات

that have scattered around many more times

التي تتناثر مرات عديدة

than just a single bounce around the corner?

على أن ترتد مرة واحدة حول الزواية؟

Can we take our prototype system that's, well, currently large and bulky,

أيمكننا أن نستغل النموذج الأولي لهذا النظام بحجمه الكبير،

and miniaturize it into something that could be useful

وتصغيره حتى يُستفاد منه

for biomedical imaging

في مجال الطبّ الحيوي

or perhaps a sort of improved home-security system,

أو ربما يساهم في تطوير أنظمة الأمان المنزلية،

or can we take this new imaging modality and use it for other applications?

أو توظيف آلية التصوير الحديثة هذه في بعض التطبيقات؟

I think it's an exciting new technology

أعتقد أن هذه التقنية الحديثة مُلهمة

and there could be other things that we haven't thought of yet

وأن هنالك أموراً أخرى لم تخطر ببالنا بعد

to use it for.

لتوظيفها فيها.

And so, well, a future with self-driving cars

ومستقبل تغزوه سيارات ذاتية القيادة

may seem distant to us now --

قد يبدو بعيد المنال الآن...

we're already developing the technologies

ونحن بصدد تطوير تكنولوجيا

that could make cars safer and more intelligent.

قد تجعل السيارات أكثر أماناً وذكاءاً.

And with the rapid pace of scientific discovery and innovation,

ومع الوتيرة السريعة للاكتشافات والابتكارات العلمية،

you never know what new and exciting capabilities

من يدري ما هي القدرات الرائعة الحديثة

could be just around the corner.

التي تقبع في الزواية.

(Applause)

(تصفيق)