E se la tua auto possedesse una tecnologia che ti avvertisse non solo degli oggetti ben visibili dal tuo veicolo, nel modo in cui le telecamere, radar, e il laser può fare ora in molti veicoli standard e autonomi, ma ti ha anche avvertito degli oggetti nascosti da ostacoli. Forse è qualcosa bloccato da un'auto parcheggiata, o semplicemente fuori dalla vista dietro un edificio all'angolo di una strada.

Questa capacità di vedere cose al di fuori della tua linea di vista sembra fantascienza, ma i ricercatori hanno fatto passi da gigante nell'ultimo decennio per portare alla realtà ciò che viene chiamato "imaging non in linea di vista".

Fino ad ora, hanno dovuto fare affidamento su attrezzature costose e fisse. Ma Vivek Goyal e un team di ricercatori della Boston University hanno sviluppato un sistema che, utilizzando un algoritmo informatico e una semplice fotocamera digitale, può darci uno sguardo più accessibile e agile a ciò che è dietro l'angolo.

"C'è una piccola comunità di ricerca sull'imaging senza linea di vista, "dice Goyal, un professore associato di ingegneria elettrica e informatica della Boston University. "In un'area urbana densa, se potessi avere maggiore visibilità dietro l'angolo, che potrebbe essere significativo per la sicurezza. Per esempio, potresti vedere che c'è un bambino dall'altra parte di quell'auto parcheggiata. Puoi anche immaginare molti scenari in cui vedere intorno agli ostacoli si rivelerebbe estremamente utile, come prendere la sorveglianza dal campo di battaglia, e nelle situazioni di ricerca e soccorso in cui potresti non essere in grado di entrare in un'area perché è pericoloso farlo."

In un articolo pubblicato su Natura il 23 gennaio, 2019, Goyal e un team di ricercatori affermano di essere in grado di calcolare e ricostruire una scena da dietro un angolo acquisendo informazioni da una fotografia digitale di una penombra, che è la regione esterna parzialmente ombreggiata di un'ombra proiettata da un oggetto opaco.

"Fondamentalmente, la nostra tecnica ti permette di vedere cosa c'è dietro l'angolo guardando una penombra su un muro opaco, " dice Goyal.

Quando le ombre trasformano le normali pareti in specchi

Contro un muro opaco, Goyal spiega, la luce si disperde equamente invece di essere concentrata o riflessa in una direzione come uno specchio. Normalmente, ciò non fornirebbe abbastanza informazioni organizzate per consentire a un programma per computer di tradurre ciò che sta accadendo in una scena visibile dietro l'angolo. Ma la squadra di Goyal ha scoperto che quando c'è un oggetto solido conosciuto dietro l'angolo, la scena parzialmente ostruita crea una penombra sfocata. L'oggetto può davvero essere qualsiasi cosa purché non sia trasparente. In questo caso, i ricercatori hanno scelto di utilizzare una sedia normale. All'occhio umano, la penombra risultante potrebbe non sembrare molto. Per un programma per computer, è altamente informativo.

Inserendo le dimensioni e il posizionamento dell'oggetto, il team ha scoperto che il loro programma per computer può organizzare la dispersione della luce e determinare l'aspetto della scena originale, tutto da una fotografia digitale di un'ombra apparentemente sfocata su un muro.

"Basato sull'ottica dei raggi di luce, possiamo calcolare e capire quali sottoinsiemi dell'aspetto della scena influenzano i pixel della fotocamera, "Goyal dice, e "diventa possibile calcolare un'immagine della scena nascosta".

Per i loro scopi di ricerca, hanno creato scene diverse visualizzando immagini diverse su un monitor LCD. Ma Goyal spiega che non c'è nulla di fondamentale nell'usare o meno uno schermo LCD.

Potrebbe l'immagine di un essere umano in piedi dietro l'angolo, Per esempio, essere ricostruito utilizzando il loro approccio? Goyal dice che non c'è nessuna barriera concettuale che lo impedisca, ma che non l'hanno ancora provato. Loro fecero, però, creare scene aggiuntive ritagliando pezzi colorati di cartoncino e incollandoli su un pannello di gommapiuma per vedere se il loro sistema è in grado di rilevare le forme e i colori. Goyal afferma che le loro scene del "progetto artistico dell'asilo" erano davvero in grado di essere interpretate.

Vedere il potenziale tutt'intorno

Il limite più fondamentale è il contrasto tra la penombra e l'ambiente circostante, Goyal spiega. "I risultati che presentiamo sono per una stanza relativamente buia, " dice. Quando il team ha aumentato i livelli di luce ambientale in laboratorio, hanno osservato che la penombra è diventata più difficile da vedere e la capacità del sistema di ricostruire con precisione la scena dietro l'angolo è gradualmente peggiorata.

Goyal afferma che mentre le applicazioni del mondo reale per l'utilizzo di immagini non in linea di vista sono ancora lontane, la svolta è nel proof of concept.

"Nel futuro, Immagino che ci possa essere una sorta di metodo ibrido, in cui il sistema è in grado di localizzare oggetti opachi in primo piano e di tenerne conto nella ricostruzione computazionale della scena, " lui dice.

L'aspetto più eccitante delle loro scoperte è la scoperta che così tante informazioni possono essere estratte dalle penombre, Goyal dice, che si trovano letteralmente ovunque.

"Quando ti rendi conto di quanta luce può essere estratta da loro, non puoi guardare le ombre allo stesso modo di nuovo, " lui dice.