Nem kell nagyhatalmaknak, hogy megnézhessék, mi rejtőzik a sarkon; Csak a megfelelő algoritmusokra, az alapvető számítástechnikai szoftverekre és a szokásos digitális kamerákra van szükséged. A kutatók egy csoportja a természetben ma megjelent cikkben mutatja be.
Az emberi látóhatáron kívüli tárgyak észlelésének hatékony módszereinek feltárása az a cél, hogy a tudósok bármit tanulmányozzanak, az önvezető autótól a katonai felszerelésig. A legegyszerűbb formában ezt periszkóp segítségével lehet megtenni, amely egy cső több tükrrel, amelyek átirányítják a fényt. Korábbi erőfeszítései ennek a tégla- és habarcs-eszköznek a digitális korszakba való bejuttatására érzékeny, csúcstechnológiás eszközök használatával jártak, hogy megmérjék az időt, amíg a fény eléri az érzékelőt, lehetővé téve a kutatóknak, hogy becsüljék a rejtett tárgy relatív helyzetét, méretét és alakját. Miközben ezek a technikák elvégzik a munkát, költsége és összetettsége miatt nehéz alkalmazni a mindennapi használatra - jegyzi meg az új tanulmány vezető szerzője, Vivek Goyal, a Bostoni Egyetem villamosmérnöke.
A korábbi tanulmányok kimutatták, hogy egy közönséges digitális fényképezőgép használható a látótávolságon kívüli tárgyak 3D-képeinek újra létrehozására. Goyal és csapata úgy döntött, hogy kibővíti ezt a technikát és kétdimenziós képeket készít.
A laboratórium kísérletbeállításának ábrázolása (Charles Saunders / Nature) A kísérlet így működött: A csapat egy digitális kamerát egy fehér falra mutatott. Aztán egy sarok körül, amely a kamerával párhuzamosan ült, egy LCD-képernyőt helyeztek el, hogy ugyanazzal a fehér falral szemben legyenek. A képernyőn egy egyszerű 3D-s kép látható - ebben az esetben egy Nintendo gomba, egy sárga hangulatjel piros oldalsó kalaptal vagy a BU (a Bostoni Egyetem számára) betűk nagy, vastag, piros betűvel. A fehér fal tükörként működött egy periszkópban. A fényképezőgéppel készített hosszú expozíció használatával a csapat elfogta a képernyő fehér képernyőjén ragyogó lágy fény elmosódását.
Ennek ellenére van egy ok, hogy egy fehér fal fehérnek tűnik - mondja Goyal. A tükrötől eltérően - amely egy adott irányban tükrözi a fényt - a fal mindenféle szögben szétszórja a fényt, és bármilyen újra létrehozott képet észrevétlenül láthatatlanná tesz a szabad szemmel pixelesített színekkel. Meglepő módon könnyebb újra létrehozni a rejtett képet, ha van valami, ami blokkolja, más néven elzáró objektumnak.
Az elzáródó tárgy - ehhez a tanulmányhoz egy székhez hasonló panel - megengedte a csapatnak, hogy a képet a penumbri tudománya segítségével hozzák létre, amely mindennapi jelenség, amikor a fény részleges árnyékokat vet át egyfajta haloban egy átlátszatlan tárgy körül.
„A Penumbri mindenhol megtalálható” - mondja Goyal. „[Ha] valahol ül fluoreszkáló világítással, mivel a világítás nem egyetlen pontból származik, a tárgyak nem vetnek éles árnyékot. Ha kinyújtja a kezét ... a teljes árnyékolás helyett egy csomó részleges árnyékot lát. ”Lényegében ezek a részleges árnyékok mind penumbra.
Tehát, bár az elzáródó objektum blokkolta a kép egy részét, az árnyékok több adatot szolgáltattak az algoritmus számára. Innentől a fény útjának megfordítása egyszerű fizikát igényelt.
Valószínűtlen, hogy logikusnak és bonyolultnak tűnik, de Genevieve Gariepy villamosmérnök, aki nem látóképes képeket tanulmányozott, miközben doktori fokozatát Edinburgh-ben a Heriot-Watt-ban végzett, 20 kérdésből álló csúcstechnikai játéknak írta le. Lényegében az ellentétes tárgy ebben a kísérletben ugyanúgy működik, mint egy jó kérdés a játékban.
„A [20 kérdés] fordított problémája az, hogy kitaláljuk, kire gondolok.” Magyarázza. „Ha játszunk, és gondolkodunk ... mondjuk Donna Strickland, aki éppen megnyerte a fizika Nobel-díját. Ha azt kérdezed tőlem, hogy nő? Életben van? nagyon bonyolult, mert [ezek a leírások vonatkozhatnak] oly sok emberre. Ha azt kérdezi tőlem, hogy nyert-e Nobel-díjat? akkor sokkal könnyebb kitalálni, kit gondolok. ”
A kezdeti mérések homályos fekete foltoknak tűnnek, így Goyal és csapata messze nem volt biztos abban, hogy technikájuk tiszta képet fog eredményezni. "Biztosak voltunk benne, hogy valami lehetséges, [de lehetett volna] valóban, nagyon szörnyű minőségű, ” mondja Goyal.
Tehát, amikor az első kikapcsolódás részletesen átjutott, az „nagyszerű, kellemes meglepetés” volt - mondta Goyal. Bár a kép messze nem tökéletes, a betűk olvashatók, a színek tiszta és még a sárga hangulatjel arca is azonosítható volt. A csapat ugyanolyan pontosságot tudott elérni, amikor egyszerű videóval dolgozott.
Goyal leginkább izgatott e technológia hozzáférhetőségéről. "Technikánkban [hagyományos] hardvert használunk" - mondja. El tudod képzelni, hogy egy mobiltelefonhoz alkalmazást írhatunk, amely ezt a képalkotást végzi. Az általunk használt kamera típusa alapvetően nem különbözik a mobiltelefon-kamerától. ”
Mind Goyal, mind Gariepy egyetértenek abban, hogy ennek a technológiának az egyik legvalószínűbb jövőbeli felhasználása az autonóm járművekben történik. Jelenleg ezeket a járműveket az emberek megverték azáltal, hogy képesek érzékelni, mi történik közvetlenül körülöttük minden oldalról, de ezeknek az érzékelőknek a hatótávolsága nem haladja meg az átlagos látóteret. Az új technológia beépítése az autókat a következő szintre viheti.
El tudod képzelni, hogy egy autó képes érzékelni, hogy egy parkoló autó másik oldalán gyerek van, vagy egy városi kanyon kereszteződéséhez közeledve érzékelheti, hogy kereszteződés jön, ami nem az Ön látótávolság ”- mondja Goyal. "Ez egy optimista látás, de nem ésszerűtlen."
