Ο αλγόριθμος του συστήματος εξαλείφει το θόρυβο από το σήμα (πάνω) και δημιουργεί μια καθαρή εικόνα (Πηγή: Kirmani et al. / AAAS)
Κέμπριτζ, Μασαχουσέτη
Για να τραβήξει κανείς φωτογραφίες με ένα κινητό τηλέφωνο, η κάμερα πρέπει να καταγράψει εκατοντάδες τρισεκατομμύρια φωτόνια. Μια νέα κάμερα που χρησιμοποιεί προηγμένους αλγόριθμους μπορεί τώρα να συλλαμβάνει εικόνες στις οποίες κάθε εικονοστοιχείο αντιστοιχεί σε ένα μόνο φωτόνιο, και μάλιστα σε 3D...
Η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στη μελέτη υλικών που καταστρέφονται στο έντονο φως, ή ακόμα και σε στρατιωτικό εξοπλισμό που συλλέγει οπτικό υλικό στο σχεδόν απόλυτο σκοτάδι, αναφέρουν ερευνητές του MIT στο περιοδικό Science.
H κάμερα βασίζεται σε αισθητήρες που χρησιμοποιούνται εδώ και χρόνια στην απεικόνιση, αξιοποιεί όμως έναν νέο αλγόριθμο που λαμβάνει υπόψη βασικούς κανόνες της οπτικής και υπολογίζει τους συσχετισμούς ανάμεσα σε γειτονικά pixel της εικόνας.
Σε πρώτη φάση, οι ερευνητές συνέλαβαν εικόνες φωτίζοντας τη σκηνή με αμυδρούς παλμούς λέιζερ ορατού φωτός. Σε δεύτερη φάση, το πείραμα επαναλήφθηκε με επιτυχία με έναν εξαιρετικά αμυδρό λαμπτήρα πυράκτωσης.
Όπως συμβαίνει και σε άλλα συστήματα απεικόνισης, η κάμερα δημιουργεί τρισδιάστατες εικόνες μετρώντας το χρόνο που χρειάζονται τα φωτόνια για να ανακλαστούν από το αντικείμενο της εικόνας και να φτάσουν στον αισθητήρα -οι διαφορές στο χρόνο του ταξιδιού ανάμεσα σε διαφορετικά φωτόνια επιτρέπει τον υπολογισμό της απόστασης από την κάμερα μέχρι οποιοδήποτε σημείο του αντικειμένου.
Η διαφορά σε σχέση με άλλα συστήματα τρισδιάστατης απεικόνισης είναι ότι η νέα κάμερα απαιτεί εκατό φορές λιγότερα φωτόνια, εξηγεί ο δικτυακός τόπος του περιοδικού Νature.
Όπως αναφέρει ο Αχμέντ Κιρμάνι, επικεφαλής της ομάδας στο ΜIT, τρισδιάστατες εικόνες υψηλής ανάλυσης απαιτούν συνολικά περίπου ένα εκατομμύριο φωτόνια, πολύ λιγότερα από ό,τι θα απαιτούσε το ανθρώπινο μάτι για να διακρίνει μια αντίστοιχη εικόνα.
Μια φωτογραφία ίδιας ανάλυσης από κινητό τηλέφωνο θα απαιτούσε αρκετές εκατοντάδες τρισεκατομμύρια φωτόνια σε συνθήκες κατάλληλου φωτισμού, υπολογίζει ο ερευνητής.
Η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στη μελέτη υλικών που καταστρέφονται στο έντονο φως, ή ακόμα και σε στρατιωτικό εξοπλισμό που συλλέγει οπτικό υλικό στο σχεδόν απόλυτο σκοτάδι, αναφέρουν ερευνητές του MIT στο περιοδικό Science.
H κάμερα βασίζεται σε αισθητήρες που χρησιμοποιούνται εδώ και χρόνια στην απεικόνιση, αξιοποιεί όμως έναν νέο αλγόριθμο που λαμβάνει υπόψη βασικούς κανόνες της οπτικής και υπολογίζει τους συσχετισμούς ανάμεσα σε γειτονικά pixel της εικόνας.
Σε πρώτη φάση, οι ερευνητές συνέλαβαν εικόνες φωτίζοντας τη σκηνή με αμυδρούς παλμούς λέιζερ ορατού φωτός. Σε δεύτερη φάση, το πείραμα επαναλήφθηκε με επιτυχία με έναν εξαιρετικά αμυδρό λαμπτήρα πυράκτωσης.
Όπως συμβαίνει και σε άλλα συστήματα απεικόνισης, η κάμερα δημιουργεί τρισδιάστατες εικόνες μετρώντας το χρόνο που χρειάζονται τα φωτόνια για να ανακλαστούν από το αντικείμενο της εικόνας και να φτάσουν στον αισθητήρα -οι διαφορές στο χρόνο του ταξιδιού ανάμεσα σε διαφορετικά φωτόνια επιτρέπει τον υπολογισμό της απόστασης από την κάμερα μέχρι οποιοδήποτε σημείο του αντικειμένου.
Η διαφορά σε σχέση με άλλα συστήματα τρισδιάστατης απεικόνισης είναι ότι η νέα κάμερα απαιτεί εκατό φορές λιγότερα φωτόνια, εξηγεί ο δικτυακός τόπος του περιοδικού Νature.
Όπως αναφέρει ο Αχμέντ Κιρμάνι, επικεφαλής της ομάδας στο ΜIT, τρισδιάστατες εικόνες υψηλής ανάλυσης απαιτούν συνολικά περίπου ένα εκατομμύριο φωτόνια, πολύ λιγότερα από ό,τι θα απαιτούσε το ανθρώπινο μάτι για να διακρίνει μια αντίστοιχη εικόνα.
Μια φωτογραφία ίδιας ανάλυσης από κινητό τηλέφωνο θα απαιτούσε αρκετές εκατοντάδες τρισεκατομμύρια φωτόνια σε συνθήκες κατάλληλου φωτισμού, υπολογίζει ο ερευνητής.
Newsroom ΔΟΛ, www.in.gr
