Faros inteligentes, con visibilidad mejorada para cuando llueve

No hace mucho, ya nos preguntamos si las luces de carretera son el elemento más importante para la seguridad. Y puesto que la tecnología avanza a pasos agigantados, parece que hoy los ingenieros le dan una vuelta más de tuerca a la seguridad, y al sistema de iluminación de los coches de calle. Y es que gracias a un grupo de investigadores de la Universidad de Carnegie Mellon, han logrado desarrollar unos faros inteligentes (smart headlights) diseñados para aumentar la visibilidad cuando llueve o nieva copiosamente. Todos sabemos que durante condiciones de baja luminosidad medioambiental, los conductores confían en los sistemas de iluminación. Y este prototipo, pretende mejorar las situaciones comprometidas.

La explicación física de cómo este sistema debería de funcionar, es simple. Todos sabemos que cuando el haz de luces que atraviesa las gotas o copos de nieve, hace que los destellos aumenten por el agua, y que tanto molestan a los conductores. De  esta forma, la idea es la de tratar de no iluminar estas gotas de lluvia o copos de nieve, evitando estos temidos destellos. Y para ello, el profesor de ciencia de la Universidad de Carnegie Mellon, Srinivasa Narasimhan, han tratado de ver si él y su equipo eran capaces proyectar un haz de luz, evitando las temidas gotas y copos de nieve. Y la respuesta ha consistido en un sistema de iluminación basado en un separador de haces, una cámara y un proyector.

La idea del diseño es la de integrar el procesador de imagen, junto con la fuente que produce las luces. De esta forma, la cámara se encarga de registrar la situación de las gotas, y el procesador de imágenes predice la situación que tendrán las gotas en el momento de que el proyector emita el patrón de luces irregular, mientras que el separador de haces es el encargado de co-localizar en un mismo plano, las gotas captadas por la cámara, y el patrón emitido por el proyector. De esta forma, se ahorran ciclos de computación, ya que las predicciones de las gotas se van ajustando paulatinamente.

De todas formas, este sistema aún requiere de una serie de mejorar a nivel hardware y software, ya que el sistema funciona a 120 Hz, a lo que hay que sumar que el tiempo de reacción de la cámara hasta que se predice su futura posición es de 13 mili-segundos (de los cuales, unos 5 mili-segundos se invierten en el tiempo de exposición de la cámara). Es por ello que este sistema no elimina todas las gotas de su haz total de luz, ya que si sumamos el tiempo de computación, mas el de latencia inherente al sistema, el sistema no puede predecir la posición que tendrán las gotas los primeros 13 mili-segundos, tal y como muestra la anterior gráfica. De todas formas, y según los investigadores:

Nuestras simulaciones indican que un sistema que opere a 1 GHz, con una latencia de tan sólo 1,5 mili-segundos y un tiempo de exposición de la cámara de 1 mili-segundo, puede llegar a conseguir un nivel de acierto de un 96.8%, y con un 90% de iluminación efectiva yendo a 30 km/h durante una tormenta que precipite unos 25 mm/hr. De todas formas, un sistema que opere únicamente a 400 Hz ya significaría una mejora de visibilidad de hasta un 70%, y el lógico aumento en la seguridad.

Un sistema que ha sido desarrollado por los investigadores: Raoul de Charette, Robert Tamburo, Peter Barnum, Anthony Rowe, Takeo Kanade y Srinivasa G. Narasimhan, y que han llamado a este sistema como el: “Fast Reactive Illumination Through Rain and Snow”. De todas formas, aún queda mucho camino por recorrer, ya que mediante un simulador físico, este equipo están tratando de mejorar este sistema para alcanzar hasta un 90% de eficiencia bajo cualquier tipo de precipitaciones e intensidades.

El prototipo que veis en los vídeos, es tan sólo un sistema que opera a 120 Hz, y que de momento es muy simple, ya que la lluvia está generada en un laboratorio, y carece de las incertidumbres que generan los sistemas en movimiento que solemos tener en carretera. De esta forma, el equipo utilizó una cámara ethernet (Point Grey, Flea3), junto con un proyector DLP (Viewsonic, PJD62531), y un ordenador de sobremesa (equipado con un Intel i7 Quad Core). Y el siguiente paso será el de comercializar este producto, que aún llevará un tiempo.

Y gran parte de estas mejoras, se deberán a los avances en los sofisticados algoritmos que incremente el rendimiento de transferencia de datos entre los diversos componentes, así como los algoritmos encargados de predecir la situación de las gotas de lluvia.