Κάμερα βλέπει πίσω από γωνίες καταγράφοντας την «ηχώ» του φωτός
Ερευνητές
του MIT ανέπτυξαν μια κάμερα που χρησιμοποιεί ένα είδος «φλας» από
δέσμες λέιζερ για να απεικονίζει αντικείμενα που βρίσκονται εκτός του
οπτικού της πεδίου, κρυμμένα για παράδειγμα πίσω από γωνίες.
Ο απλούστερος τρόπος να δει κανείς ένα αντικείμενο που κρύβεται στη γωνία είναι να χρησιμοποιήσει έναν καθρέπτη, πάνω στον οποίο φαίνεται το είδωλο του αντικειμένου.
Οι κανονικοί τοίχοι, όμως, δεν ανακλούν το φως όπως οι καθρέπτες. Σκεδάζουν (εκτρέπουν) τα φωτόνια σε τυχαίες διευθύνσεις, και αυτή η διάχυτη ακτινοβολία δεν μπορεί να αποκαλύψει λεπτομέρειες για κρυμμένα αντικείμενα.
Ο Ράμες Ράσκαρ, ερευνητής στο διάσημο Εργαστήριο Μέσων του ΜΙΤ (ΜΙΤ Μedia Light) βρήκε τη λύση στο πρόβλημα: η κάμερα που ανέπτυξε μετράει το χρόνο που χρειάζεται κάθε φωτόνιο για να ανακλαστεί στους τοίχους, να χτυπήσει το αντικείμενο, και μετά να αναπηδήσει ξανά πάνω στους τοίχους, πριν φτάσει τελικά στην κάμερα.
Κατά κάποιο τρόπο, το σύστημα υπολογίζει το σχήμα του κρυμμένου αντικειμένου χρονομετρώντας την «ηχώ» του φωτός.
«Όλοι είμαστε εξοικειωμένοι με την ηχώ του ήχου, μπορούμε όμως να εκμεταλλευτούμε και την "ηχώ" του φωτός» σχολιάζει στο Nature.com ο Δρ Ράσκαρ. Η κάμερά του παρουσιάζεται στην επιθεώρηση Nature Communications.
Τα φωτόνια που βλέπει η κάμερα προέρχονται από μια συσκευή λέιζερ που εκπέμπει εξαιρετικά σύντομους παλμούς ακτινοβολίας, διάρκειας μόλις 50 femtosecond, ή 50 τετράκις εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Το λέιζερ επίσης περιστρέφεται, ώστε να φωτίσει όσο γίνεται μεγαλύτερο μέρος του χώρου.
Ένα μικρό μέρος από αυτά τα φωτόνια χτυπούν τον τοίχο μπροστά στην κάμερα, ανακλώνται πάνω στο αντικείμενο, επιστρέφουν στον τοίχο και από εκεί πίσω στην κάμερα.
Μετρώντας το χρόνο που πέρασε μέχρι να επιστρέψει στην κάμερα κάθε μεμονωμένο φωτόνιο, οι αλγόριθμοι του συστήματος υπολογίζουν το σχήμα του κρυμμένου αντικειμένου.
Αυτό βέβαια που προκύπτει τελικά δεν είναι μια συμβατική φωτογραφία, αλλά μια απεικόνιση του κρυμμένου αντικειμένου σε τρεις διαστάσεις. Δεδομένου μάλιστα ότι το σύστημα μπορεί να καταγράφει εικόνες κάθε 2 picosecond, το χρόνο που χρειάζεται το φως για να ταξιδέψει μόλις 0,6 χιλιοστά, οι διαστάσεις του αντικειμένου στην εικόνα που προκύπτει έχουν ακρίβεια μικρότερη από ένα χιλιοστό.
«Η μαθηματική τεχνική στην οποία βασιζόμαστε είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται στους αξονικούς τομογράφους» επισημαίνει ο Ράσκαρ.
Μέχρι σήμερα, όμως, κανείς δεν είχε σκεφτεί ότι αυτοί οι αλγόριθμοι μπορούν να αναλύουν το φως που σκεδάζεται από κρυμμένα αντικείμενα.
Στην παρούσα φάση, το σύστημα χρειάζεται μερικά λεπτά για να αποκαλύψει το κρυμμένο αντικείμενο.
Οι δημιουργοί του όμως είναι αισιόδοξοι ότι αυτός ο χρόνος μπορεί να μειωθεί δραματικά.
Αυτό θα άνοιγε το δρόμο για την αξιοποίηση της τεχνολογίας σε κάμερες που αναζητούν επιζώντες σε ερείπια, σε πυρηνικά εργοστάσια και άλλα σημεία όπου η πρόσβαση είναι δύσκολη ή αδύνατη. Η τεχνολογία θα μπορούσε να ενδιαφέρει και τον στρατό, καθώς οι στρατιώτες θα μπορούσαν να εντοπίζουν εχθρούς κρυμμένους στις γωνίες.
Ο απλούστερος τρόπος να δει κανείς ένα αντικείμενο που κρύβεται στη γωνία είναι να χρησιμοποιήσει έναν καθρέπτη, πάνω στον οποίο φαίνεται το είδωλο του αντικειμένου.
Οι κανονικοί τοίχοι, όμως, δεν ανακλούν το φως όπως οι καθρέπτες. Σκεδάζουν (εκτρέπουν) τα φωτόνια σε τυχαίες διευθύνσεις, και αυτή η διάχυτη ακτινοβολία δεν μπορεί να αποκαλύψει λεπτομέρειες για κρυμμένα αντικείμενα.
Ο Ράμες Ράσκαρ, ερευνητής στο διάσημο Εργαστήριο Μέσων του ΜΙΤ (ΜΙΤ Μedia Light) βρήκε τη λύση στο πρόβλημα: η κάμερα που ανέπτυξε μετράει το χρόνο που χρειάζεται κάθε φωτόνιο για να ανακλαστεί στους τοίχους, να χτυπήσει το αντικείμενο, και μετά να αναπηδήσει ξανά πάνω στους τοίχους, πριν φτάσει τελικά στην κάμερα.
Κατά κάποιο τρόπο, το σύστημα υπολογίζει το σχήμα του κρυμμένου αντικειμένου χρονομετρώντας την «ηχώ» του φωτός.
«Όλοι είμαστε εξοικειωμένοι με την ηχώ του ήχου, μπορούμε όμως να εκμεταλλευτούμε και την "ηχώ" του φωτός» σχολιάζει στο Nature.com ο Δρ Ράσκαρ. Η κάμερά του παρουσιάζεται στην επιθεώρηση Nature Communications.
Τα φωτόνια που βλέπει η κάμερα προέρχονται από μια συσκευή λέιζερ που εκπέμπει εξαιρετικά σύντομους παλμούς ακτινοβολίας, διάρκειας μόλις 50 femtosecond, ή 50 τετράκις εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου. Το λέιζερ επίσης περιστρέφεται, ώστε να φωτίσει όσο γίνεται μεγαλύτερο μέρος του χώρου.
Ένα μικρό μέρος από αυτά τα φωτόνια χτυπούν τον τοίχο μπροστά στην κάμερα, ανακλώνται πάνω στο αντικείμενο, επιστρέφουν στον τοίχο και από εκεί πίσω στην κάμερα.
Μετρώντας το χρόνο που πέρασε μέχρι να επιστρέψει στην κάμερα κάθε μεμονωμένο φωτόνιο, οι αλγόριθμοι του συστήματος υπολογίζουν το σχήμα του κρυμμένου αντικειμένου.
Αυτό βέβαια που προκύπτει τελικά δεν είναι μια συμβατική φωτογραφία, αλλά μια απεικόνιση του κρυμμένου αντικειμένου σε τρεις διαστάσεις. Δεδομένου μάλιστα ότι το σύστημα μπορεί να καταγράφει εικόνες κάθε 2 picosecond, το χρόνο που χρειάζεται το φως για να ταξιδέψει μόλις 0,6 χιλιοστά, οι διαστάσεις του αντικειμένου στην εικόνα που προκύπτει έχουν ακρίβεια μικρότερη από ένα χιλιοστό.
«Η μαθηματική τεχνική στην οποία βασιζόμαστε είναι παρόμοια με αυτή που χρησιμοποιείται στους αξονικούς τομογράφους» επισημαίνει ο Ράσκαρ.
Μέχρι σήμερα, όμως, κανείς δεν είχε σκεφτεί ότι αυτοί οι αλγόριθμοι μπορούν να αναλύουν το φως που σκεδάζεται από κρυμμένα αντικείμενα.
Στην παρούσα φάση, το σύστημα χρειάζεται μερικά λεπτά για να αποκαλύψει το κρυμμένο αντικείμενο.
Οι δημιουργοί του όμως είναι αισιόδοξοι ότι αυτός ο χρόνος μπορεί να μειωθεί δραματικά.
Αυτό θα άνοιγε το δρόμο για την αξιοποίηση της τεχνολογίας σε κάμερες που αναζητούν επιζώντες σε ερείπια, σε πυρηνικά εργοστάσια και άλλα σημεία όπου η πρόσβαση είναι δύσκολη ή αδύνατη. Η τεχνολογία θα μπορούσε να ενδιαφέρει και τον στρατό, καθώς οι στρατιώτες θα μπορούσαν να εντοπίζουν εχθρούς κρυμμένους στις γωνίες.
Πηγή: Newsroom ΔΟΛ
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου