Immagina di tornare a casa dopo una lunga giornata di lavoro. Improvvisamente, un'auto sbanda da una stradina oscurata e gira proprio di fronte a te. Fortunatamente, la tua auto a guida autonoma ha visto questo veicolo molto prima che entrasse nel tuo campo visivo e ha rallentato per evitare un incidente. Potrebbe sembrare una magia, ma una nuova tecnica sviluppata al Caltech potrebbe avvicinarlo alla realtà.

Con l'avvento di veicoli autonomi, veicoli spaziali avanzati e altre tecnologie che si basano su sensori per la navigazione, c'è un bisogno sempre crescente di tecnologie avanzate in grado di scansionare ostacoli, pedoni o altri oggetti. Ma cosa succede se qualcosa è nascosto dietro un altro oggetto?

In un articolo recentemente pubblicato sulla rivista Nature Photonics , i ricercatori del Caltech e i loro colleghi descrivono un nuovo metodo che trasforma essenzialmente le superfici vicine in lenti che possono essere utilizzate per visualizzare indirettamente oggetti precedentemente oscurati.

La tecnologia, sviluppata nel laboratorio di Changhuei Yang, Thomas G. Myers Professore di Ingegneria Elettrica, Bioingegneria e Ingegneria Medica; e ricercatore dell'Heritage Medical Research Institute, è una forma di rilevamento non in linea di vista (NLOS) o rilevamento che rileva un oggetto di interesse al di fuori della linea di vista dello spettatore. Il nuovo metodo, soprannominato UNCOVER, lo fa utilizzando superfici piane vicine, come i muri, come una lente per vedere chiaramente l'oggetto nascosto.

La maggior parte delle attuali tecnologie di imaging NLOS rileveranno la luce di un oggetto nascosto che viene riflessa passivamente da una superficie come un muro. Tuttavia, poiché le superfici come le pareti diffondono prevalentemente la luce, le tecniche non producono immagini nitide. I metodi di imaging computazionale possono essere utilizzati per estrarre informazioni dalla luce diffusa e migliorare la nitidezza dell'immagine, ma non possono generare immagini ad alta risoluzione.

UNCOVER, tuttavia, contrasta direttamente lo scattering attraverso l'uso della tecnologia di modellatura del fronte d'onda. La modellatura del fronte d'onda in precedenza non era praticabile perché richiedeva l'uso di una stella guida, una sorgente di luce puntiforme approssimativa che consente di dedurre i dettagli dell'oggetto nascosto.

"Sappiamo che gli obiettivi visualizzano un punto su un altro punto. Se stai guardando attraverso un "obiettivo" scadente con superfici opache, l'immagine di un punto è ora sfocata e la luce si diffonde ovunque, ma puoi molare e lucidare la superficie opaca per portare la luce nella posizione corretta", spiega lo studente laureato in ingegneria elettrica Ruizhi Cao, il primo autore di Nature Photonics carta. "In linea di principio è così che una guida ti aiuta:ci dice dove si trovano i piccoli rilievi, in modo che sappiamo come lucidare correttamente la superficie."

Yang e i suoi colleghi hanno scoperto che l'oggetto nascosto stesso potrebbe essere usato come stella guida. Il risultato è un metodo di imaging NLOS che ricompone la luce diffusa in un'immagine chiara dell'oggetto nascosto.

Secondo Cao, il metodo di imaging potrebbe essere utile per la guida autonoma, le missioni di salvataggio e altre missioni relative al telerilevamento. Nel caso della guida autonoma, Cao afferma:"Con questo metodo possiamo vedere tutto il traffico all'incrocio. Questo potrebbe aiutare le auto a prevedere il potenziale pericolo che non si è in grado di vedere direttamente".

L'uso di UNCOVER potrebbe consentire alle automobili di vedere oltre agli esseri umani, ma anche agli esseri umani di diventare conducenti migliori. Mentre un guidatore umano potrebbe essere in grado di individuare un imminente jaywalker a pochi metri di distanza, un'auto a guida autonoma dotata della tecnologia UNCOVER potrebbe essere potenzialmente in grado di individuare un'istanza del genere nell'isolato successivo, a condizione che le condizioni di imaging siano ottimali.

L'imaging UNCOVER potrebbe rivelarsi utile anche oltre la Terra, ad esempio, nelle future missioni robotiche per esplorare Marte, Cao afferma:"Stiamo contando sui rover per acquisire immagini di un altro pianeta per aiutarci a sviluppare una migliore comprensione di quel pianeta. Tuttavia, per quei rover, alcuni luoghi potrebbero essere difficili da raggiungere a causa delle risorse e della potenza limitate. Con la tecnica di imaging non in linea di vista, non abbiamo bisogno del rover stesso per farlo. Quello che serve è trovare un posto dove la luce può raggiungere."

La fotonica della natura l'articolo è intitolato "Imaging non in linea di vista ad alta risoluzione che impiega la messa a fuoco attiva". Altri coautori includono Frederic de Goumoens, Baptiste Blochet e Jian Xu. + Esplora ulteriormente

Il nuovo metodo di imaging rivela gli oggetti nascosti