Či už sú to roboty pracujúce v katastrofálnej oblasti, autonómne autá premávajúce po meste alebo satelity hľadiace dolu vesmírom, stroje, ktoré vidia cez mraky, opar a hmlu, sú neuveriteľne užitočné – a vedci možno práve vytvorili najlepší systém.
Novo vyvinutý systém pracuje pomocou algoritmu, ktorý meria pohyb jednotlivých svetelných častíc alebo fotónov vystrelených rýchlymi impulzmi z laseru a pomocou nich rekonštruuje objekty, ktoré sú zakryté alebo skryté pred ľudským okom.
To, čo robí túto techniku mimoriadne špeciálnou, je spôsob, akým dokáže rekonštruovať svetlo, ktoré už bolo rozptýlené a odrazil sa okolo bariéry v ceste.
Pri experimentoch bol laserový zameriavač schopný vidieť objekty skryté za 1-palcovou vrstvou peny.
(Stanfordské výpočtové laboratórium)
„Vďaka mnohým zobrazovacím technikám vyzerajú obrázky o niečo lepšie, o niečo menej hlučné, ale toto je skutočne vec, pri ktorej zviditeľňujeme neviditeľné,“ hovorí elektrotechnik Gordon Wetzstein, zo Stanfordovej univerzity.
„Toto skutočne posúva hranice toho, čo je možné s akýmkoľvek druhom snímacieho systému. Je to ako nadľudské videnie.“
Keď laserové svetlo prechádza bariérou – penou, v tejto štúdii – iba niekoľko fotónov zasiahlo objekt zozadu a ešte menej ich vráti späť. Algoritmus je však dostatočne inteligentný na to, aby použil tieto malé kúsky informácií na rekonštrukciu skrytého objektu.
Oficiálne je známa ako konfokálna difúzna tomografia, a hoci nejde o prvý spôsob pozerania sa cez bariéry, ponúka niekoľko vylepšení – môže fungovať, napríklad bez toho, aby ste vedeli, ako ďaleko je skrytý objekt.
Systém je tiež schopný pracovať bez toho, aby sa spoliehal na balistické fotóny, ako to robia iné prístupy – sú to fotóny, ktoré sú schopné cestovať do a zo skrytého objektu cez rozptylové pole, ale bez toho, aby boli sami skreslené.
„Zaujímalo nás, či by sme boli schopní zobrazovať obraz pomocou rozptylového média bez týchto predpokladov a zhromaždiť všetky fotóny, ktoré boli rozptýlené, aby sme ten obraz zrekonštruovali,“ hovorí elektrotechnik David Lindell, zo Stanfordovej univerzity.
„Vďaka tomu je náš systém obzvlášť užitočný pre rozsiahle aplikácie, kde by bolo len veľmi málo balistických fotónov.“
Rozsiahle aplikácie, ako napríklad navigácia v samoriadiacom automobile za silného dažďa, alebo dokonca snímanie snímok povrchu Zeme (alebo iných planét) cez hmlový opar – existuje veľa potenciálnych využití. Vedci sa snažia pokračovať v experimentovaní s viacerými scenármi a viac rozptyľujúcim prostredím.
Súčasné systémy nie sú obzvlášť dobré na riešenie rozptylu svetla spôsobeného hmlou a oparom.
Napríklad LiDAR je vynikajúci pri detekcii objektov, ktoré ľudské oko nevidí, ale začína mať problémy, keď dážď alebo hmla zasahuje do jeho podrobných laserových skenov. Ďalej, tento systém by mohol tento problém vyriešiť.
Skôr ako predbehneme sami seba, stojí za zmienku, že skenovanie pomocou tejto metódy môže trvať kdekoľvek od minúty do hodiny, takže je treba ešte veľa optimalizácie, na ktorej treba ešte pracovať.
To znamená, že opätovné vytvorenie skrytého objektu v troch dimenziách, ktoré ľudské oko nevidí, je nesmierne pôsobivý výkon.
„Sme nadšení, že to môžeme posunúť ďalej s inými typmi rozptylových geometrií,“ hovorí Lindell.
„Takže nejde len o objekty skryté za hrubou doskou materiálu, ale aj o objekty, ktoré sú zaliate v husto rozptyľujúcom materiáli, čo by pripomínalo vidieť objekt obklopený hmlou.“
Výskum bol publikovaný v Komunikácia o prírode.
