Como uma história em quadrinhos ganhando vida, pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram uma espanãcie de visão de raios-X - são que sem os raios-X. Trabalhando com um hardware semelhante ao que permite aos carros auta´nomos "ver" o mundo ao seu redor, os pesquisadores aprimoraram seu sistema com um algoritmo altamente eficiente que pode reconstruir cenas tridimensionais ocultas com base no movimento departículas individuais de luz, ou fa³tons. Em testes, detalhados em um artigo publicado em 9 de setembro na Nature Communications , o sistema reconstruiu com sucesso formas obscurecidas por espuma de 1 polegada de espessura. Para o olho humano, écomo ver atravanãs das paredes.

“Muitas técnicas de imagem tornam as imagens um pouco melhores, um pouco menos barulhentas, mas isso érealmente algo em que tornamos o invisível visível”, disse Gordon Wetzstein , professor assistente de engenharia elanãtrica em Stanford e autor saªnior do artigo . “Isso estãorealmente empurrando a fronteira do que pode ser possí­vel com qualquer tipo de sistema de detecção. a‰ como uma visão sobre-humana. ”

Esta técnica complementa outros sistemas de visão que podem ver atravanãs de barreiras na escala microsca³pica - para aplicações na medicina - porque émais focada em situações de grande escala, como dirigir carros auta´nomos no nevoeiro ou chuva forte e imagens de satanãlite dasuperfÍcie de Terra e outros planetas em uma atmosfera nebulosa.

Para ver atravanãs de ambientes que espalham luz em todas as direções, o sistema emparelha um laser com um detector de fa³tons supersensívelque registra cada bit de luz laser que o atinge. Conforme o laser varre uma obstrução como uma parede de espuma, um fa³ton ocasional consegue passar pela espuma, atingir os objetos escondidos atrás dela e passar de volta pela espuma para chegar ao detector. O software com suporte de algoritmo usa então esses poucos fa³tons - e informações sobre onde e quando eles atingem o detector - para reconstruir os objetos ocultos em 3D.

Este não éo primeiro sistema com a capacidade de revelar objetos ocultos por meio de ambientes de dispersão, mas contorna as limitações associadas a outras técnicas. Por exemplo, alguns exigem conhecimento sobre a distância do objeto de interesse. Tambanãm écomum que esses sistemas usem apenas informações de fa³tons bala­sticos, que são fa³tons que viajam de e para o objeto oculto atravanãs do campo de espalhamento, mas sem realmente espalhar ao longo do caminho.

“Esta¡vamos interessados ​​em obter imagens por meio de dispersão de ma­dia sem essas suposições e coletar todos os fa³tons que foram dispersos para reconstruir a imagem”, disse David Lindell, estudante de graduação em engenharia elanãtrica e principal autor do artigo. “Isso torna nosso sistema especialmente útil para aplicações em grande escala, onde haveria muito poucos fa³tons bala­sticos.”

Para tornar seu algoritmo acessa­vel a s complexidades de espalhamento, os pesquisadores tiveram que co-projetar de perto seu hardware e software, embora os componentes de hardware que eles usaram sejam apenas um pouco mais avana§ados do que os encontrados atualmente em carros auta´nomos. Dependendo do brilho dos objetos ocultos, a varredura em seus testes levou de um minuto a uma hora, mas o algoritmo reconstruiu a cena obscurecida em tempo real e pode ser executado em um laptop.

“Vocaª não conseguia ver atravanãs da espuma com seus pra³prios olhos, e mesmo apenas olhando as medições de fa³tons do detector, vocêrealmente não vaª nada”, disse Lindell. “Mas, com apenas um punhado de fa³tons, o algoritmo de reconstrução pode expor esses objetos - e vocêpode ver não apenas como eles se parecem, mas onde estãono espaço 3D.”

Algum dia, um descendente deste sistema poderia ser enviado atravanãs do espaço para outros planetas e luas para ajudar a ver, atravanãs das nuvens geladas, as camadas esuperfÍcies mais profundas. Em um prazo mais curto, os pesquisadores gostariam de experimentar diferentes ambientes de dispersão para simular outras circunsta¢ncias em que essa tecnologia poderia ser útil.

“Estamos entusiasmados em levar isso adiante com outros tipos de geometrias de espalhamento”, disse Lindell. “Portanto, não apenas objetos escondidos atrás de uma placa grossa de material, mas objetos que estãoembutidos em material densamente espalhado, o que seria como ver um objeto que estãorodeado por nanãvoa.”

Lindell e Wetzstein também estãoentusiasmados com a forma como este trabalho representa uma interseção profundamente interdisciplinar de ciência e engenharia.

“Esses sistemas de detecção são dispositivos com lasers, detectores e algoritmos avana§ados, o que os coloca em uma área de pesquisa interdisciplinar entre hardware e física e matemática aplicada”, disse Wetzstein. “Todos esses são campos essenciais e essenciais neste trabalho e isso éo que émais emocionante para mim.”