A camera that can see around corners | David Lindell

Transcriber: Ivana Korom Reviewer: Krystian Aparta

Tradutor: Maurício Kakuei Tanaka Revisor: Flávia Pires

In the future,

No futuro,

carros autônomos serão mais seguros e confiáveis do que seres humanos.

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

But for this to happen,

Mas, para isso acontecer,

we need technologies that allow cars to respond

precisamos de tecnologias

que permitam que os carros tenham uma reação mais rápida,

faster than humans,

we need algorithms that can drive better than humans

de algoritmos capazes de conduzir melhor do que seres humanos

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

e de câmeras capazes de ver mais do que seres humanos.

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

Por exemplo, imaginem um carro autônomo prestes a fazer uma curva às cegas

and there's an oncoming car

e um carro que se aproxima,

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

ou talvez uma criança prestes a correr para a rua.

Fortunately, our future car will have this superpower,

Felizmente, nosso carro do futuro terá um superpoder:

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

uma câmera que vê por trás de obstáculos e detecta esses possíveis riscos.

For the past few years as a PhD student

Nos últimos anos,

como aluno de doutorado do Stanford Computational Imaging Lab,

in the Stanford Computational Imaging Lab,

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

venho trabalhando em uma câmera capaz de fazer isto:

a camera that can image objects hidden around corners

formar uma imagem de objetos ocultos por obstáculos

or blocked from direct line of sight.

ou fora da linha de visão direta.

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

Vou lhes dar um exemplo do que nossa câmera consegue ver.

This is an outdoor experiment we conducted

Realizamos um experimento ao ar livre,

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

no qual nosso sistema de câmeras escaneia a lateral de um prédio com um laser,

and the scene that we want to capture

e a cena que queremos capturar

is hidden around the corner behind this curtain.

está oculta, atrás do anteparo e desta cortina.

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

Nosso sistema de câmeras não consegue vê-la diretamente.

And yet, somehow,

Porém, de algum modo,

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

nossa câmera ainda consegue capturar a geometria tridimensional desta cena.

So how do we do this?

Como fazemos isso?

The magic happens here in this camera system.

A mágica acontece aqui neste sistema de câmeras.

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

Podemos considerá-la uma espécie de câmera de alta velocidade,

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

não aquela que opera a mil quadros por segundo,

or even a million frames per second,

nem mesmo a 1 milhão de quadros por segundo,

but a trillion frames per second.

mas a 1 trilhão de quadros por segundo.

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

É tão rápida que consegue capturar o movimento da própria luz.

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

Para dar um exemplo da rapidez com que a luz viaja,

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

vamos compará-la com a velocidade de um super-herói veloz dos quadrinhos

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

capaz de se movimentar a até três vezes a velocidade do som.

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

Um pulso de luz leva cerca de 3,3 bilionésimos de segundo,

or 3.3 nanoseconds,

ou 3,3 nanossegundos,

to travel the distance of a meter.

para percorrer a distância de um metro.

Well, in that same time,

Nesse mesmo tempo,

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

nosso super-herói se movimentou

menos do que a espessura de um fio de cabelo.

That's pretty fast.

É muito rápida.

But actually, we need to image much faster

Mas temos que formar uma imagem com muito mais rapidez

if we want to capture light moving at subcentimeter scales.

se quisermos capturar a luz que percorre escalas milimétricas.

So our camera system can capture photons

Nosso sistema de câmeras consegue capturar fótons

at time frames of just 50 trillionths of a second,

em períodos de tempo de apenas 50 trilionésimos de segundo,

or 50 picoseconds.

ou 50 picossegundos.

So we take this ultra-high-speed camera

Pegamos uma câmera de ultra-alta velocidade

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

e a associamos a um laser que envia pulsos breves de luz.

Each pulse travels to this visible wall

Cada pulso é dirigido a uma parede visível,

and some light scatters back to our camera,

e parte da luz se dispersa de volta à câmera.

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

Mas a parede também dispersa a luz, que contorna o anteparo,

to the hidden object and back.

atinge o objeto oculto e volta.

We repeat this measurement many times

Repetimos essa medição várias vezes

to capture the arrival times of many photons

para capturar os tempos de chegada de muitos fótons

from different locations on the wall.

de diferentes locais na parede.

And after we capture these measurements, we can create

Depois de efetuarmos essas medidas,

podemos criar um vídeo da parede com 1 trilhão de quadros por segundo.

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

While this wall may look ordinary to our own eyes,

Embora esta parede pareça comum aos olhos,

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

a 1 trilhão de quadros por segundo, podemos ver algo verdadeiramente incrível.

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

Conseguimos ver ondas de luz refletidas voltando da cena oculta

and splashing against the wall.

e batendo contra a parede.

And each of these waves carries information

Cada uma destas ondas carrega informações sobre o objeto oculto que as enviou.

about the hidden object that sent it.

So we can take these measurements

Assim podemos pegar essas medidas

and pass them into a reconstruction algorithm

e passá-las a um algoritmo de reconstrução

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

para então recuperar a geometria tridimensional da cena oculta.

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

Agora quero lhes mostrar mais um exemplo de uma cena interna que capturamos,

this time with a variety of different hidden objects.

desta vez com uma série de objetos ocultos diferentes.

And these objects have different appearances,

Como estes objetos têm aparências diferentes,

so they reflect light differently.

eles refletem a luz de modo diferente.

For example, this glossy dragon statue reflects light differently

Por exemplo, a estátua polida de dragão reflete a luz de modo diferente

than the mirror disco ball

do globo espelhado

or the white discus thrower statue.

ou da estátua branca do lançador de disco.

And we can actually see the differences in the reflected light

Conseguimos ver as diferenças na luz refletida

by visualizing it as this 3D volume,

visualizando-a como um volume tridimensional,

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

em que apenas pegamos os quadros de vídeo e os empilhamos.

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

O tempo aqui é representado

como a dimensão de profundidade deste cubo.

These bright dots that you see are reflections of light

Estes pontos brilhantes que vemos

são reflexos da luz de cada uma das facetas espelhadas do globo,

from each of the mirrored facets of the disco ball,

scattering against the wall over time.

que se dispersam contra a parede ao longo do tempo.

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

As faixas brilhantes de luz que vemos chegando mais prontamente

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

são da estátua polida de dragão que está mais próxima à parede,

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

e as outras faixas vêm de reflexos de luz da estante e da estátua.

and from the statue.

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

Também podemos visualizar essas medidas quadro a quadro, como um vídeo,

as a video,

to directly see the scattered light.

para ver diretamente a luz dispersa.

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

Novamente vemos aqui, primeiro, reflexos de luz do dragão,

closest to the wall,

mais próximo à parede,

followed by bright dots from the disco ball

seguidos por pontos brilhantes do globo

and other reflections from the bookcase.

e outros reflexos da estante.

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

Finalmente, vemos as ondas refletidas de luz da estátua.

These waves of light illuminating the wall

Estas ondas de luz que iluminam a parede

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

são como fogos de artifício que duram apenas trilionésimos de segundo.

And even though these objects reflect light differently,

Mesmo que estes objetos reflitam a luz de maneira diferente,

we can still reconstruct their shapes.

ainda conseguimos reconstruir suas formas.

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

Isso é o que podemos ver do que está atrás do anteparo.

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

Quero lhes mostrar mais um exemplo que é um pouco diferente.

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

Neste vídeo, estou vestindo um traje refletor,

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

e o sistema de câmera escaneia a parede

a uma velocidade de quatro vezes por segundo.

The suit is reflective,

Como o traje é refletor,

so we can actually capture enough photons

conseguimos capturar fótons suficientes

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

para que possamos ver onde estou e o que estou fazendo,

without the camera actually directly imaging me.

sem que a câmera forme uma imagem direta de mim.

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

Ao capturar fótons que se dispersam da parede para meu traje refletor,

back to the wall and back to the camera,

de volta para a parede e para a câmera,

we can capture this indirect video in real time.

conseguimos capturar um vídeo indireto em tempo real.

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

Achamos que esse processamento de imagens prático e sem linha de visão

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

pode ser útil para aplicações e inclusive carros autônomos,

but also for biomedical imaging,

mas também para processar imagens biomédicas,

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

em que precisamos ver as estruturas minúsculas do corpo.

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

Talvez também possamos colocar sistemas semelhantes de câmeras

nos robôs que enviamos para explorar outros planetas.

that we send to explore other planets.

Now you may have heard about seeing around corners before,

Vocês já devem ter ouvido falar de visão de objetos ocultos,

but what I showed you today would have been impossible

mas o que mostrei a vocês hoje seria impossível apenas dois anos atrás.

just two years ago.

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

Agora podemos formar imagens

de grandes cenas ocultas ao ar livre do tamanho de uma sala

and at real-time rates,

em tempo real

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

e fizemos avanços significativos para tornar isso uma tecnologia prática

that you could actually see on a car someday.

que podemos ver em um carro algum dia.

But of course, there's still challenges remaining.

Mas é claro que ainda restam desafios,

For example, can we image hidden scenes at long distances

como: será que é possível formar imagens

de cenas ocultas a longas distâncias,

where we're collecting very, very few photons,

em que coletaremos pouquíssimos fótons,

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

com lasers de baixa potência e seguros para os olhos?

Or can we create images from photons

Ou: será que é possível criar imagens de fótons

that have scattered around many more times

que se dispersam muito mais vezes

than just a single bounce around the corner?

do que apenas uma única reflexão por trás do obstáculo?

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

Será que é possível pegar o protótipo deste sistema, hoje grande e volumoso,

and miniaturize it into something that could be useful

e miniaturizá-lo em algo útil para processar imagens biomédicas

for biomedical imaging

or perhaps a sort of improved home-security system,

ou talvez um sistema aprimorado de segurança residencial,

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

ou pegar essa nova modalidade de processamento de imagem

e usá-la para outras aplicações?

I think it's an exciting new technology

É uma tecnologia nova e interessante,

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

e pode haver outras coisas para as quais ainda não pensamos em usá-la.

to use it for.

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

Um futuro com carros autônomos

may seem distant to us now --

pode parecer distante para nós agora.

we're already developing the technologies

Já estamos desenvolvendo as tecnologias

that could make cars safer and more intelligent.

que podem tornar os carros mais seguros e inteligentes.

And with the rapid pace of scientific discovery and innovation,

Com o ritmo acelerado das descobertas e inovações científicas,

you never know what new and exciting capabilities

nunca se sabe quais recursos novos e interessantes

could be just around the corner.

podem estar prestes a surgir.

(Applause)

(Aplausos)