讓“不可見”可見!利用無線電波,MIT團隊讓機器視覺穿透牆壁和黑暗,不會侵犯隱私

大資料文摘發表於2019-10-28

我們知道,機器視覺的識別能力非常令人驚豔,它具有識別個體、人臉以及其他物體的超人類能力。

儘管在動作識別方面的績效還比不上人類,但機器視覺已經能夠識別各種不同型別的動作。 

然而,機器視覺也是有一定的侷限性的。當個體、人臉、物體被部分遮擋時,機器視覺的作用就很有限了。

就像人類一樣,光線大幅度變暗的時候,機器的視覺會有一瞬間的“失明”。

但是,有一部分電磁頻譜卻並不會受到這種遮擋的限制。比如,無線電波並不會因為現在是白天還是黑夜而發生改變。無線電波能輕易地穿透牆壁,並能被人體傳播和反射。

事實上,研究人員已經探索發現了各種方法,來利用Wi-Fi無線電訊號來檢視門後的東西。

當然,這些無線電視覺系統也是有缺點的。比如,解析度很低、影像嘈雜、反射過多不集中,這些問題使得人們很難通過無線電視覺系統去理解正在發生的事情。

從這個角度來說,無線電影像和可見光影像具有互補的優缺點。因此,我們可能可以利用其中一種方法的優勢,來克服另一種方法的缺點。

在可見光影像與無線電波影像之間建立關聯

MIT的Tianhong Li團隊已經找到了一種方法,能夠用可見光影像來訓練無線電視覺系統,幫助識別人類動作。這種新型的無線電視覺系統能夠在可見光成像失敗的情況下,看到個體的狀況。

論文連結:http://arxiv.org/abs/1909.09300

Li及其團隊表示:“我們引入了一個神經網路模型,可以在光線不足的條件下,穿透牆壁或者遮擋物,檢測到人類的工作。”

Li團隊的方法有一個非常巧妙的小竅門。他們的基本思想就是利用可見光和無線電波,同時記錄同一場景的視訊影像。機器視覺系統已經能夠從可見光影像中識別人類的行為。因此,下一步就是要在可見光影像與同一場景下的無線電波影像之間,建立關聯。

讓“不可見”可見!利用無線電波,MIT團隊讓機器視覺穿透牆壁和黑暗,不會侵犯隱私

在這個學習過程中,最困難的地方在於要對人類的運動進行識別,把人與周圍環境區分開來。因此,Li及其團隊引入了一箇中間步驟,讓機器產生一個簡筆畫模型,來還原人在場景中的動作,並輸入到神經網路中。

Li及其團隊表示,“通過將輸入影像轉換為基於棍狀骨架的中介表徵,我們的模型可以利用基於視覺和基於無線電頻率的資料集進行訓練,並能讓這兩種方法互惠互利,達到共贏的效果。”

通過這種方式,機器視覺系統既能利用可見光來識別動作,也能利用無線電波識別在黑暗中、或者在遮擋物後的相同的動作。

研究人員表示:“在可見光和看不見人(黑暗或被遮擋)這兩種場景中,我們的模型能夠達到同等級別的識別準確性。”

讓“不可見”可見!利用無線電波,MIT團隊讓機器視覺穿透牆壁和黑暗,不會侵犯隱私

不會侵犯到個人隱私

這是一項非常有潛力、非常有趣的工作,尤其是在可見光成像失敗的場景中,如光線過暗或者關門之後。

這項工作也還是有一些其他的應用問題,其中之一就是在可見光成像的場景中,人們本來就是能被看到的,而利用無線電來識別黑暗中或被遮擋的物體就涉及到隱私問題了。

不過不用緊張,無線電系統尚未達到可以識別人臉的解析度。在不識別面孔的情況下,對人的動作進行識別,並不會引起對隱私被侵犯的恐懼。

Li及其團隊認為:“我們可以將這種動作識別方法引入家庭生活,將其整合到智慧家居系統中。”

比如,可以監控老年人的居所,以防萬一發生摔倒之類的意外時,可以提醒採取適當的措施;而且,這種應用並不會對隱私造成太大風險。

相關報導:

https://news.yahoo.com/neural-networks-see-were-doing-205300324.html

https://www.technologyreview.com/s/614470/machine-vision-has-learned-to-use-radio-waves-to-see-through-walls-and-in-darkness/

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