交通安全の向上を可能にする 3D ホログラフィック・ヘッドアップディスプレイ

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(3D holographic head-up display could improve road safety)

2021/4/26 英国・ケンブリッジ大学

・ ケンブリッジ大学、オクスフォード大学およびユニバーシティー・カレッジ・ロンドン(UCL)が、道路上のオブジェクトを超高精細度ホログラフィック画像で運転手の視野に直接表示する、LiDAR(light detection and ranging)をベースとした拡張現実(AR)ヘッドアップディスプレイ(HUD)を初めて開発。
・ 現在コネクテッドカーに導入されている HUD では、運転手の目の前にあるワイドスクリーンに走行速度や燃料レベル等の情報を直接表示する。本研究では、実際のオブジェクトを全景的な 3D 映像で表示する一歩進んだ HUD を開発した。
・ レーザー光の照射によりスキャナーとオブジェクト間の距離を測定するリモートセンシング技術のLiDAR は、従来の農業や考古学の分野加え、現在は自動運転車による障害物の検出に利用されている。本研究の LiDAR データの収集では、地上レーザー測量(TSL)を使用してロンドン中心部の交通量の多い道路全体をスキャンし、点群データと結びつけて 3D モデルを構築した。
・ 道路の 3D モデル完成後、LiDAR データを分離アルゴリズムで処理し、ターゲットのオブジェクトを特定・抽出後、それらのオブジェクトを別のアルゴリズムでコンピューター生成回折パターンに転換する。
高度なアルゴリズムが支援する光学装置を通じ、運転手の視野に 3D ホログラフィックオブジェクトを投影する。
・ 例えば、障害物の陰に隠れた道路標識がその実際の位置に応じたホログラフィック画像として現れ、警告メカニズムの役割を果たす。
・ 収集した LiDAR データによる初期試験では、実際の配置通りの AR ホログラフィック画像を運転手の視野に表示。運転手による障害物の「透視」を可能にし、特に道路標識等のオブジェクトが大木やトラックの陰に隠れている場合に有効となる。
・ ディスプレイの所望の箇所に運転手のバイタルサインを表示する等の、HUD レイアウトのカスタマイズ化で同技術のさらなる向上を目指し、複数のオブジェクトに対応した枚数のレイヤーの投影を可能にするアルゴリズムを開発。例えば、1 枚目のレイヤーでは遠くにある道路標識を小さなサイズで投影し、2 枚目のレイヤーでは近くにある警告標識を大きなサイズで投影するといった自由なアレンジが可能。
・ 車輌への搭載に向けてオプティカルコンポーネントの小型化を進める。セットアップ完了後、公道での車輌試験を実施する予定。
URL: https://www.cam.ac.uk/stories/holographicdisplay

<NEDO海外技術情報より>

(関連情報)

Optics Express 掲載論文(フルテキスト)
LiDAR-derived digital holograms for automotive head-up displays
URL: https://www.osapublishing.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-29-9-13681&id=450306

Abstract

 

A holographic automotive head-up display was developed to project 2D and 3D ultra-high definition (UHD) images using LiDAR data in the driver’s field of view. The LiDAR data was collected with a 3D terrestrial laser scanner and was converted to computer-generated holograms (CGHs). The reconstructions were obtained with a HeNe laser and a UHD spatial light modulator with a panel resolution of 3840×2160 px for replay field projections. By decreasing the focal distance of the CGHs, the zero-order spot was diffused into the holographic replay field image. 3D holograms were observed floating as a ghost image at a variable focal distance with a digital Fresnel lens into the CGH and a concave lens.

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