Создана голографическая камера, позволяющая заглядывать за угол и видеть сквозь туман
Исследователи из Северо-Западного университета разработали новую технологию голографической камеры, которая может заглядывать за углы, восстанавливая рассеянные световые волны. Это происходит достаточно быстро, чтобы обнаруживать быстро движущиеся объекты, такие как автомобили или пешеходы
Когда свет попадает на объект, он рассеивается, и часть этого рассеянного потока фотонов попадает в нашу сетчатку или датчики камеры, позволяя видеть объект. Конечно, это означает, что мы не можем видеть объекты позади других объектов или сквозь рассеивающие среды, такие как туман или кожа. Но в теории рассеяние света на нескольких объектах можно использовать, чтобы буквально заглядывать за углы.
Как это устроено
Расположите зеркало в правильном порядке, и вы сможете видеть предметы за углами. Даже без зеркала этот принцип остается верным — просто вторичный объект слишком сильно рассеивает свет, чтобы мы могли реконструировать исходную цель. Но новая технология, называемая визуализацией без прямой видимости (NLoS), как раз и предназначена для решения данной проблемы.
Системы NLoS работают, излучая свет, который отражается от поверхности, ударяет по объекту и отскакивает обратно к поверхности, а затем к датчику. После этого алгоритмы могут создавать изображение объекта за углом. Однако, как и следовало ожидать, восстановленные таким образом изображения часто могут иметь низкое разрешение или их обработка занимает слишком много времени.
Исследователи говорят, что их новая технология решает обе эти проблемы. Они называют это синтетической голографией на длине волны, и она работает путем объединения световых волн от двух лазеров в синтетическую световую волну, которую затем можно запустить для создания трехмерных «голографических» изображений объектов вокруг углов или позади других рассеивающих сред.
«Если вы можете запечатлеть все световое поле объекта на голограмме, то у вас получится полностью восстановить трехмерную форму объекта», — пояснил Флориан Уилломитцер, ведущий автор исследования. «Мы моделируем голографическое изображение объектов за углом или через среды-рассеиватели — только вместо обычных световых волн выступают синтетические волокна».
На что способная новая камера
Команда говорит, что система может захватывать мелкие детали объектов, скрывающихся в большом угловом поле зрения, и делать это очень быстро — в течение 46 миллисекунд. Этого достаточно, чтобы увидеть машину или пешехода, приближающихся из слепого угла, и отреагировать на них. Это значительное улучшение по сравнению с другими ранними системами NLoS, для расчета которых требовалось более часа.
«Новая техника превращает стены в зеркала», — заявил Уилломитцер. «И она становится еще лучше, поскольку также может работать ночью и в условиях тумана».
Мало того, что технология в конечном итоге позволит транспортным средствам обнаруживать невидимые опасности, но, по словам команды, ее также можно использовать для улучшения эндоскопов как в промышленном, так и в медицинском контексте. Системе камеры, возможно, не нужно изгибаться и прогибаться через трубы или кишки, но она может двигаться вперед, излучая синтетические световые волны и наблюдая, как они возвращаются.
