Ez a kamera a fal mögé is lát

Hogyan lehet egy sarok mögé lesni? Nos, vagy röntgenlátásra teszünk szert, vagy tükröt használunk. Ha azonban egyikre sincs lehetőségünk, akkor használhatjuk azt a zseniális trükköt, amit a Genevieve Gariepy vezette kutatócsoport fejlesztett ki. Az eljárás lényege, hogy az adott helyiség falait és padlóját – a megfelelő jelfeldolgozó technikákkal összekötve – virtuális tükörként használhatjuk. A hétköznapi tükörben azért láthatjuk a képet, mivel a tükröződő felület a fénysugarakat mind egy adott szögben továbbítja szemünk felé – viszont a nem tükröződő felületek össze-vissza szórják a sugarakat, ezért nem is látunk semmiféle képet.

A Heriot-Watt University és a The University of Edinburgh egyetemek kutatói viszont rájöttek arra, hogyan lehet a szétszórt fénynyalábokból is összefüggő képet építeni. A Nature Photonics című szaklapban publikálták eljárásukat, amiből kiderül, hogy a lézeres távmérésen alapuló technológiával megmérhető a fal által takarásban lévő tárgy távolsága, ugyanis az alkalmazott érzékelőkkel lemérhető a fényimpulzusok útja.

kamera1

A mérés elviekben igen egyszerű: a mérőműszer kiad egy lézerimpulzust a padlóra irányítva, ahonnan az szétszóródik minden irányba. A lézerfény egy kis része nekicsapódik a tárgynak, ahonnan az a padló – a virtuális tükör – felé visszavetül. Mivel a fény sebessége egy ismert állandó, ezért a jel leadása és fogadása közt eltelt idő mérhető, így a sarok mögé rejtett tárgy pozíciója háromszögeléssel meghatározható.

kamera2

Azonban az ördög a részletekben rejlik. A méréshez rendkívül pontos eszközökre van szükség (500 nano szekundumon belüli hibahatárral), de ráadásul a detektálandó fény mennyisége is extrém csekély. Hogy ezeken a nehézségeken felülkerekedhessünk, rendkívül komoly technológiákra van szükség. A lézerimpulzusok időtartama csupán 10 femtomásodperc (10-15 mp), és minden pixel az ultra-érzékeny kamerában (SPAD – single-pixel avalanche diode array) gyakorlatilag egy ultra-gyors stopperóra is egyben, ami a beeső szórt fény érkezését pár milliárdod mp-es pontossággal méri.

kamera3

A fellépő komplikációk sorának itt még nincs vége, hiszen a virtuális tükröt nem csak a látni kívánt tárgyról érkező szórt fény éri, hanem a környezeti tárgyakról érkező fénynyalábok egyaránt. Tehát a tárgy „jelét” valamilyen módon el kell különíteni a „háttérzajtól”, hogy értékelhető képet kaphassunk. Ezt a kutatók úgy érték el, hogy a látni kívánt objektumot mozgatták, így a róla érkező szórt fénynyalábok szöge idővel változik, a változás pedig kirajzolható, mérhető. A végső nehézséget pedig az adja, hogy az érzékelő egyes pixelei által mért adatok nem engedik a tárgy pontos helymeghatározását, mivel minden egyes pixelnél más és más a távolság. Szerencsére azonban csak egyetlen egy olyan pozíció létezik, amelynél a mérési feltételek az összes pixelre vetítve kielégítően teljesülnek, így a tárgy jeleit egyértelműen el lehet határolni a háttérzajtól.

A kamera prototípusával egy fal mögé helyezett tárgy pozíciója jelenleg pár centiméteres pontatlansággal határozható meg. A pár másodpercenként végrehajtott mérésekkel pedig a tárgy mozgási sebessége is mérhető. Korábbi eljárásokkal szemben, ahol hosszadalmas adatelemzésre volt szükség, ez az új metodika akár valós időben követheti a mozgó tárgyakat. Egyelőre korlátozott a szerkezet mérési képessége, hiszen a virtuális tükörtől csak legfeljebb 60 cm-re lévő objektumokat képes „látni”, de a kutatók szerint hamarosan elérhető lesz az akár tíz méteres mérési távolság is csakúgy, mint a tárgyak alakjának és pozíciójának pontosabb felismerése. (Forrás: gizmodo.com)

Hirdetések:
Weboldal készítés

.

Ezek is érdekelhetnek...