Cum vom putea „vedea” prin nori și ceață: tehnologia a fost prezentată acum

Cu ajutorul unui nou algoritm, cercetătorii de la Stanford au reconstituit mișcările particulelor individuale de lumină pentru a vedea prin nori, ceață și alte obstacole.

Cercetătorii de la Universitatea Stanford au dezvoltat un fel de viziune cu raze X, doar fără raze X. Cu un hardware similar cu cel ce permite mașinilor autonome să “vadă” lumea din jurul lor, cercetătorii și-au îmbunătățit sistemul cu un algoritm extrem de eficient care poate reconstitui scene tridimensionale ascunse, pe baza mișcării particulelor individuale de lumină sau a fotonilor.

În testele efectuate și publicate în Nature Communications, sistemul lor a reconstruit cu succes forme ascunse după un strat de spumă de 1 inch.

“O mulțime de tehnici imagistice fac ca imaginile să arate mai bine, mai puțin “zgomotoase”, dar de data aceasta, ceea ce am dezvoltat este într-adevăr o modalitate prin care facem invizibilul vizibil”, a spus Gordon Wetzstein, profesor asistent de inginerie electrică la Stanford și autor principal al lucrării.

“Acest lucru împinge cu adevărat frontiera a ceea ce ar putea fi posibil cu orice fel de sistem de detectare. Este ca o viziune supraomenească „.

Această tehnică completează alte sisteme de vedere care pot vedea prin bariere la scară microscopică – pentru aplicații în medicină – deoarece se concentrează mai mult pe situații la scară largă, cum ar fi navigarea mașinilor cu conducere automată în ceață sau ploi abundente și imagistica prin satelit a suprafeței Pământul și alte planete prin atmosferă tulbure.

Precum România, fiecare țară are propria rețetă de supă sau ciorbă. Care ar fi cea mai bună, dar și cea mai cunoscută

Sancțiunile usturătoare pe care le vor primi românii care stau la bloc și au animale de companie. Ce spune legea, e oficial

Supercapacități de vedere de la lumina împrăștiată

Pentru a vedea prin medii care împrăștie lumină în fiecare direcție, sistemul combină un laser cu un detector de fotoni super-sensibil care înregistrează fiecare bit de lumină laser care îl lovește. Pe măsură ce laserul scanează o obstrucție ca un perete de spumă, un foton va reuși să treacă prin spumă, să lovească obiectele ascunse în spatele ei și să treacă înapoi prin spumă pentru a ajunge la detector.

Software-ul suportat de algoritmi folosește apoi acei câțiva fotoni, și informații despre locul și momentul în care au lovit detectorul, pentru a reconstrui obiectele ascunse în 3D.

Acesta nu este primul sistem cu capacitatea de a dezvălui obiecte ascunse prin medii de împrăștiere, dar eludează limitările asociate cu alte tehnici.

Unele sisteme necesită informații despre cât de departe este obiectul de interes sau folosesc doar informații de la fotoni balistici, care sunt fotoni care călătoresc către și de la obiectul ascuns prin câmpul de împrăștiere, dar fără a se împrăștia de-a lungul drumului.

“Am fost interesați să putem realiza imagini prin medii de împrăștiere fără aceste ipoteze și să colectăm toți fotonii care au fost împrăștiați pentru a reconstrui imaginea”, a spus David Lindell, student absolvent în inginerie electrică și autor principal al lucrării.

“Acest lucru face ca sistemul nostru să fie deosebit de util pentru aplicații pe scară largă, unde ar fi foarte puțini fotoni balistici”.

Pentru a face algoritmul lor compatibil cu complexitatea fenomenului de împrăștiere a luminii, cercetătorii au fost nevoiți să-și proiecteze îndeaproape hardware-ul și software-ul, deși componentele hardware pe care le-au folosit sunt doar puțin mai avansate decât ceea ce se găsește în prezent în mașinile autonome.

În funcție de luminozitatea obiectelor ascunse, scanarea în testele lor a durat de la un minut la o oră, dar algoritmul a reconstruit scena obscurizată în timp real și putea fi rulat chiar și pe un laptop.

“Nu puteai vedea prin spumă cu ochii tăi și chiar dacă te uiți la măsurătorile de fotoni de la detector, chiar nu vezi nimic”, a spus Lindell. “Dar, cu doar o mână de fotoni, algoritmul de reconstrucție poate expune aceste obiecte – și puteți vedea nu numai cum arată, ci și unde se află în spațiul 3D.”

În viitor, o versiune descendentă a acestui sistem ar putea fi trimisă în spațiu către alte planete pentru a vedea prin nori înghețați, straturi și suprafețe mai adânci. Pe termen mai scurt, cercetătorii doresc să experimenteze diferite medii de împrăștiere pentru a simula alte circumstanțe în care această tehnologie ar putea fi utilă.