Wiffract, o metodă ce determina contururile obiectelor din spatele unui perete folosind Wifi

 

Wiffract se bazează pe o modalitate de interpretare a acestor semnale pentru a detecta marginile obiectelor și orientarea acestora

A fost lansată știrea că o echipă de cercetători de la Universitatea din California, Santa Barbara a dezvoltat o metodă pentru a determina contururile obiectelor staționare din spatele unui perete, analizând distorsiunea semnalului Wi-Fi.

Metoda, numită Wiffract, se bazează pe detectarea modificărilor semnalului care apar ca urmare a interacțiunii undelor electromagnetice emanate de la un transmițător Wi-Fi cu marginile obiectelor.

„Imaginile peisajelor fixe cu WiFi este o provocare considerabilă din cauza lipsei de mișcare”, a spus Mostofi, profesor de inginerie electrică și informatică. „Am luat apoi o abordare complet diferită pentru a aborda această problemă dificilă, concentrându-ne pe trasarea marginilor obiectelor”. Metodologia propusă și rezultatele experimentale au apărut în Proceedings of the 2023 IEEE National Radar Conference (RadarConf) pe 21 iunie 2023.

Cercetătorii explică că atunci când o undă de radiofrecvență (RF) de la Wifi întâlnește un punct de margine, generează un con de raze de ieșire cunoscut sub numele de „con Keller”, ghidat de principiile teoriei difracției geometrice (GTD).

Se menționează că modelul matematic Wiffract poate surprinde marginile obiectelor staționare folosind teoria GTD și conurile Keller corespunzătoare. Odată ce identifică „puncte de margine de înaltă încredere”, Wiffract poate reconstrui formele obiectelor, îmbunătățind în același timp harta de margine rezultată, folosind tehnici avansate de viziune computerizată.

Aparatul matematic folosit de cercetători se bazează pe teoria geometrică a difracției GTD, care descrie efectele care apar atunci când o undă electromagnetică înconjoară obstacole.

Wifffract Demo

În GTD, se presupune că energia se propagă de-a lungul razelor, iar câmpul de undă este considerat ca suma câmpurilor de tip de rază. Pe lângă razele incidente, refractate și reflectate, teoria GDT introduce conceptul de raze difractate, care apar atunci când o rază lovește o margine sau un punct ascuțit de pe suprafața unui obiect.

Dacă fasciculul lovește o margine, razele difractate formează suprafața unui con Keller al cărui unghi de deschidere este egal cu dublul unghiului dintre fasciculul incident și tangenta la suprafața marginii în punctul de difracție. Dacă raza incidentă este perpendiculară pe tangenta la margine, conul devine plan, iar dacă lovește vârful vârfului, razele difractate diverg uniform în toate direcțiile.

„Atunci când o undă dată lovește un punct de margine, un con de raze de ieșire iese la iveală în conformitate cu Teoria Geometrică a Difracției (GTD) a lui Keller, numit con Keller”, a explicat Mostofi. Cercetătorii observă că această interacțiune nu se limitează la margini vizibil ascuțite, ci se aplică unui set mai larg de suprafețe cu curbură suficient de mică.

„În funcție de orientarea marginii, conul lasă diferite urme (adică, secțiuni conice) pe un grătar de primire dat. „Apoi am dezvoltat un cadru matematic care folosește aceste urme conice ca semnături pentru a deduce orientarea marginilor, creând astfel o hartă a marginilor scenei”, a continuat Mostofi.

Metoda propusă nu necesită pregătire preliminară a rețelei neuronale și nu se limitează doar la identificarea obiectelor acoperite în timpul învățării automate. În schimb, rețeaua neuronală încearcă să recreeze contururile obiectelor arbitrare urmărindu-le marginile.

Un analizor de semnal care emulează un set de antene de recepție Wi-Fi ia în considerare modificările puterii semnalului în puncte individuale pe un plan bidimensional. În semnalul care ajunge la analizor, rețeaua neuronală detectează distorsiunile caracteristice undelor difractate care apar atunci când o undă lovește o margine și recreează poziția spațială a marginilor.

Ca o demonstrație a metodei, cercetătorii au organizat detectarea machetelor de litere ale alfabetului englezesc plasate în spatele unui perete, folosind trei transmițătoare de semnal wireless tipice care funcționează pe frecvențe Wi-Fi.

Pentru a primi semnalul, a fost creat un cărucior de scanare cu mai multe receptoare Wi-Fi care se mișcă înainte și înapoi emulând un set de antene. Trebuie remarcat faptul că metoda funcționează nu numai pentru obiecte cu margini ascuțite vizibile, ci este aplicabilă și obiectelor cu un nivel ușor de curbură a suprafeței.

În sfârșit, dacă sunteți interesat să aflați mai multe despre acesta , puteți consulta detaliile în următorul link.