SIMply: открытый инструмент для моделирования космических камер, доступный каждому

Мощный программный инструмент, способный точно моделировать процесс захвата света камерами, может сделать разработку новых систем космической визуализации доступной для всех.

Доктор Джордж Брайден из Университета Глазго разработал инструмент с открытым исходным кодом под названием SIMply. Он доступен для бесплатной загрузки в репозитории GitHub.

Цель SIMply — предоставить ученым и инженерам доступ к сложному моделированию изображений, которое ранее было привилегией крупных корпораций или научных организаций с доступом к специализированному ПО.

Инструмент способен виртуально воссоздавать взаимодействие света, поверхностей, линз и сенсоров, демонстрируя возможности различных камер. Это позволяет тестировать прототипы до этапа аппаратной реализации.

Используя трассировку лучей и физическое моделирование, SIMply генерирует реалистичные сцены, учитывая шум сенсоров и особенности объективов — от простейших до панорамных.

В статье журнала Space: Science & Technology доктор Брайден подтвердил точность SIMply, сравнив симуляции с реальными снимками лунной поверхности, астероида Итокава и кометы 67P/Чурюмова-Герасименко, сделанными космическими аппаратами.

Симуляции SIMply успешно повторили реальные фотографии миссии Rosetta (2007), в точности передав отражательную способность поверхности Луны и параметры камеры. «Идея родилась во время моей докторской, когда я понял, что открытых инструментов для моделирования камер нет», — пояснил Брайден.

Уже сегодня SIMply применяется в совместных проектах с геологами для разработки новых методов съемки планетарных поверхностей. Но потенциал инструмента выходит за рамки космоса: его можно адаптировать для создания камер беспилотных авто или систем отслеживания мяча в спорте.

С момента публикации SIMply привлек внимание стартапов и университетов по всему миру. Например, команда из Токийского технологического института использовала инструмент для проектирования компактной камеры кубсата, что сократило бюджет разработки на 40%. «Раньше мы полагались на дорогое коммерческое ПО, — делится инженер проекта Юки Танака. — Теперь мы можем экспериментировать свободнее».

В планах Брайдена — интеграция нейросетей для прогнозирования деградации сенсоров в условиях радиации и добавление поддержки мультиспектральных камер. Это откроет путь для моделирования миссий к Венере, где жара и давление требуют особого подхода к оптике.

«Открытый код — это не только доступность, но и совместная эволюция, — отмечает доктор Персо из Университета Глазго. — Уже пять разработчиков прислали пул-реквесты с улучшениями, включая модуль для AR-очков астронавтов».

Симулятор также тестируют в медицинской визуализации. Группа исследователей из Канады адаптирует его алгоритмы для микроскопов, работающих в невесомости. Это может ускорить диагностику заболеваний во время длительных космических миссий.