【Invisible Headlight】DARPA宣布研究团队，利用红外光谱来理解3D场景

目前的自主系统需要主动照明来在黑暗中导航（前照灯、激光雷达或其他一些发射传感器），但这些主动信号可以被对手在远距离探测到。为此，美国国防高级研究计划局（DARPA）在2020年2月28号就通过其官网推出“不可见前照灯”（Invisible Headlights）项目，旨在通过探索如何将所有环境中存在的环境热光转化为一个完全无源的三维传感器，以支持自主导航，从而消除这一漏洞。研究人员将探索和量化这些环境辐射物中包含的信息，然后创造新的传感器和算法来利用这些信息。

DARPA在2020年3月16日举办了“不可见前照灯”提案者日。过了一年多，2021年7月12日，DARPA为“不可见前照灯”项目选择了四个工业和大学研究团队，旨在确定自主车辆是否有可能仅使用被动传感器在完全黑暗中导航。

以下研究团队将应对这些挑战：

• 加利福尼亚州北岭的Areté Associates公司将进行虚拟分析，以了解环境光谱和偏振红外环境，并开发具有低对比度的三维视觉算法。

• 纽约克利夫顿公园的Kitware公司将使用定制的多波段高光谱红外相机，结合人工智能和机器学习算法，估计当地的三维场景结构和语义，以便进行导航。

• 马萨诸塞州剑桥市的麻省理工学院领导的一个团队正在努力将超导纳米线单光子探测器（SNSPD）技术扩展到一个非常低噪声的红外传感阵列。

• 印第安纳州西拉法叶的普渡大学正在开发新型的超快、基于自旋的传感器和利用环境热环境特性的三维视觉方法。

据DARPA国防科学办公室（DSO）负责“不可见前照灯”的项目经理乔·阿尔特佩特（Joe Altepeter）介绍：“这些团队正在追求利用红外光谱的创新方法。他们正在探索使用新设备、改进算法和增加测量多样性来捕捉更多场景信息的方法。”

此外，由美国陆军C5ISR中心的夜视与电子传感器局（NVESD）领导的一个政府团队通过组装一组前所未有的地面高光谱和极化图像以及相关的3D地面实况，以加速研究团队的工作。

在第一阶段，项目研究团队的任务是研究热辐射是否包含足够的信息，以便在非常黑暗的条件下实现自主驾驶。在第二阶段，各小组的任务是设计和测试传感器与算法，以表明真实的系统能够为三维视觉测量足够的信息。最后阶段将建立和测试被动示范系统，在现场测试中与主动传感器进行比较。

“不可见前照灯”技术可以扩展自主资产的操作环境和任务类型，不管是在夜间、地下，还是在北极和雾中。更根本的是，对环境热辐射所包含的信息的更深入了解将为利用红外光的未来应用提供信息。

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