Imec toont tech voor de toekomst

Holografie, hdr-conversie, organs-on-a-chip

Sdr- naar hdr-video en indoor lokalisatie

Hdr is een geweldige beeldtechniek, vindt Jan Aelterman, onderzoeker van de Image Processing and Interpretation Group van imec, maar het schort ernstig aan video's met hdr-ondersteuning. Hij werkt met zijn collega's aan het converteren van sdr- naar hdr-weergave. Er is volgens hem een enorme berg sdr-films die vanwege de kosten van frame-by-frameremastering waarschijnlijk geen hdr-upgrade krijgen.

De oplossing ligt volgens hem bij het converteren, maar een aantal problemen bemoeilijkt dit. Zo is de kwaliteit van de hdr-weergave sterk afhankelijk van de scène. Hij ontwikkelde software die met behulp van machinelearning en tonemapping scènes analyseert, donkere scènes donker laat en lichte scènes optimaliseert voor hdr. Daarnaast detecteren algoritmes lichtbronnen om te voorkomen dat de helderheid van objecten wordt verhoogd waar dit niet moet. Zo kan de software een lantaarnpaal, kampvuur of explosie highlighten en dit bij de verlichte omgeving beperkt houden. Ten slotte is er ondersteuning voor het onderdrukken van artefacten die ontstaan bij het converteren, doordat sdr op 8bit is gebaseerd en hdr op 10bit-schermen wordt weergegeven.

Volgens Aelterman bleek uit tests met groepen kijkers dat de kwaliteit van de hdr-conversie duidelijk werd verkozen boven sdr, maar een native hdr-weergave werd het meest gewaardeerd. De demonstratie tijdens het ITF was indrukwekkend, maar die werd dan ook gegeven met een scherm van Sim2 met een maximale helderheid van 6000cd/m² en 2202 onafhankelijk aangestuurde witte leds als backlight, waarmee elke hdr-weergave imposant is.

De laatste hobbel voor imec is om de softwarematige convertor daadwerkelijk naar tv's te krijgen, zodat deze sdr kunnen ontvangen en hdr kunnen uitsturen. Imec heeft de methode in real time draaiend op een Nvidia Jetson X2-module en de implementatie is te porten naar gpu's, fpga's en asics. Een nadeel is dat de realtimeconversie alleen op full-hd werkt. Voor 4k is wellicht extra hardware nodig. Hoe dan ook heeft TP Vision vertrouwen in de techniek; het bedrijf heeft een licentieovereenkomst met imec en meldt dat de techniek 'mogelijk' volgend jaar in zijn oledlijn van Philips-tv's terechtkomt.

Positie binnen ruimtes bepalen met bluetooth

Lokalisatie op korte afstand en binnen gebouwen zal volgens imec een grote vlucht nemen. Hiervoor bestaan al technieken, zoals beacons. Die zijn volgens het instituut goed genoeg voor winkels, maar niet precies genoeg voor kritieke toepassingen. "Eigenlijk wil je een accurate en robuuste techniek, voor bijvoorbeeld ziekenhuizen", zegt Kathleen Philips van de imec-internet-of-thingsdivisie. "Zodra de dokter in de buurt van een patiënt komt, moet hij de juiste gegevens krijgen."

Via de ultrawide band is wel accurate lokalisatie mogelijk, maar de kosten hiervan zijn relatief hoog, waardoor de toepassing tot nu toe beperkt is gebleven tot bepaalde track-and-tracesystemen. Daarom heeft imec algoritmes ontwikkeld die bluetooth inzetten, als goedkoop alternatief. De techniek werkt door faseverschillen van het uitgestuurde en ontvangen signaal te meten. Hiermee zou een nauwkeurigheid van dertig centimeter bereikt kunnen worden. Dat is een flinke verbetering ten opzichte van bestaande technieken, die received signal strength indication, oftewel het meten van de signaalsterkte, gebruiken en die slechts een nauwkeurigheid van drie tot vijf meter behalen. Dat komt mede doordat die technieken last hebben van meerwegontvangst, oftewel de ontvangst van signalen via verschillende paden. Imec's algoritmes beperken de invloed hiervan.

De methode van het instituut werkt via IEEE 802.15.4-technieken als ZigBee, maar richt zich met name op bluetooth en het heeft zelfs een voorstel ingediend bij de Bluetooth SIG om in een komende bluetoothstandaard te worden opgenomen. Als referentie gebruikt imec daarbij de werking in combinatie met nxp-chips, die gebruikt worden voor het op afstand openen van autosloten. De techniek kan namelijk gecombineerd worden met authenticatie, waarbij een versleuteld kanaal dat wordt opgezet, spoofing voorkomt. Dit laatste vergt dan wel weer extra hardware, terwijl de eisen voor de basistechniek erg laag zijn. Het werkt al op een zuinige Cortex M4F-processor met 32kB rom en 64kB ram.

Kathleen Philips van imec IoT stelt zich voor dat smartphonegebruikers straks een app kunnen downloaden zodat ze hun smartphone kunnen inzetten voor de proximitytechniek. Daarnaast kunnen fabrikanten deze in licentie nemen voor hun eigen toepassingen. Imec heeft de technologie in samenwerking met het Nederlandse Holst Centre ontwikkeld en voor de authenticatie heeft de Cosic-groep van de KU Leuven geholpen.

• Volgende pagina 3. Organen-op-een-chip en oogtracking met eog