配备双 Wi-Fi 的无人机通过像超人一样透过墙壁进行 3D 成像

作者：Jean-Jacques DeLisle，特约撰稿人

能够看穿固体结构已经在科幻小说和奇幻文学中流传了一百多年，并被超人的 X 射线视觉所普及。尽管 X 射线可用于成像和穿透 3D 结构，但它们具有不良和有害的电离辐射效应。军方通过开发可以粗略绘制建筑物内结构图甚至跟踪在房间内移动的人员的雷达系统对此进行了改进。然而，这些系统需要非常昂贵的设备和精密设置才能准确工作，并且只能从单个角度对结构进行成像。这在紧急响应、考古调查、测量和结构监测等需要未知和复杂结构的更详细 3D 图像的应用中是非常有限的。

这就是低成本商用技术的创新使用，例如加州大学圣巴巴拉分校的研究人员展示了仅使用两架八旋翼无人机（UAV 或无人机）、Wi-Fi RSSI 测量设备、Raspberry 的穿墙 3D 成像Pi 处理器和 Google Tango 3D 计算机视觉平台。该实验使用了两架自主八旋翼飞行器，一架发射一架接收，它们在一个由普通砖块制成的未知结构周围导航，同时以各种角度进行测量。在自主导航多条路线后，使用研究人员开发的特殊方法处理图像信息，以生成内部结构的图像。

使用商用无人机 (UAV)、Wi-Fi 技术、Raspberry Pi 处理器和 Google Tango 计算机视觉平台，这些研究人员能够演示穿墙式 3D 成像。图片来源：加州大学圣巴巴拉分校。

根据该项目的首席博士生Chitra R. Karanam 的说法，“通过墙壁（例如砖墙或混凝土墙）进行高分辨率 3D 成像非常具有挑战性，也是提出该方法的主要动机。”

尽管使用当前技术和来自同一实验室的先前研究可以相对容易地测量简单的 3D 结构和已知结构，但尺寸变化很大的完全未知的结构和现实世界的结构并不容易捕获。由于选择普通无线信号是因为它们能够通过常见的建筑材料和室外结构传播，因此使用 Wi-Fi 和类似技术可以提供低成本且高效的成像平台。

“我们提出的方法使无人驾驶飞行器能够通过仅使用 Wi-Fi 信号的 3D 墙壁对细节进行成像；然而，由于未知数的数量显着增加，实现真实区域的 3D 穿墙成像更具挑战性。“这种方法仅使用 Wi-Fi RSSI 测量，不需要在感兴趣区域进行任何事先测量，也不需要物体移动即可成像。”

虽然只是一个实验演示，在目前的状态下不一定能够进行现场级成像，但这项技术确实表明，商业上可用的计算机处理、无线测量和 UAV（无人机）的高度可以以创新的方式用于以前打开门只有资金雄厚的实验室和军队才能使用。采用这种技术的自主无人机测量最终可能会导致更准确的地质和考古测量，以及在自然灾害和其他紧急响应情况下的快速测量。

审核编辑 黄昊宇