Материалы портала «Научная Россия»

Изобретена фотокамера, которая может заглядывать за угол

Изобретена фотокамера, которая может заглядывать за угол
Новая фотокамера позволяет отслеживать движение объектов, скрытых от прямого наблюдения и находящихся за углом.

Группа ученых под руководством Женевьев Гарипи (Genevieve Gariepy) из университета Герриот-Ватт в Дубаи (ОАЭ) разработала камеру, которая благодаря реализованным в ней «умным» методам обработки изображения может превращать пол и стены в виртуальное «зеркало», чтобы обнаруживать и отслеживать объекты, находящиеся вне прямой видимости. Об изобретении рассказывает The Conversation.

Ученые нашли способ восстанавливать картинку от света, рассеянного предметами, находящимися вне зоны прямой видимости. Технология использует метод лазерного замера расстояния, основанный на вычислении времени, которое необходимо свету, чтобы добраться до объекта, отразиться и вернуться обратно к детектору.

Во время работы камеры лазерный импульс отражается от пола и рассеивается во всех направления. Некоторая часть разбитого луча попадает на скрытый за углом объект, отражается и попадает обратно на пол. Поскольку скорость света — величина постоянная, путем замера времени, прошедшего с начала облучения до получения отражения, положение объекта может быть установлено.

Однако просто это звучит лишь в теории. Измерение времени должно быть сверхточным, с детализацией до 500 миллиардных долей секунды (500 наносекунд). Метод также требователен к уровню освещенности, которая должна быть крайне низкой.

Для измерения используются сверхкороткие лазерные импульсы, — они длятся всего десять фемтосекунд (100000 миллиардных доли секунды), — а каждый пиксель в чувствительной матрице камеры работает по существу как сверхбыстрый секундомер, который записывает время возращения рассеянного светового импульса в пределах нескольких сотен миллиардных долей секунды.

Но сложности на этом не заканчиваются. Для эффективной работы технология требует, чтобы потоки света от движущихся и неподвижных объектов были разделены, чтобы сигнал от скрытого объекта был отделен от фонового «шума».

Это достигается благодаря тому, что движущийся объект создает сигналы, которые отражаются в виртуальном «зеркале» и изменяются во времени. Следовательно, они могут быть выделены из постоянного фонового сигнала, полученного от стационарных объектов окружающей среды.

Наконец, главное затруднение состоит в том, что замеры времени для рассеянного света прибывают в одну точку виртуального зеркала и фиксируются в одном пикселе детектора, что, не позволяло бы определить уникальное местоположение объекта. Однако данные о времени, приходящие на различные пиксели устройства от объектов, находящихся в движении будут различаться. Благодаря их сравнению можно восстановить «картинку», скрытую от непосредственного наблюдения.

Прототип камеры, использованный в ходе лабораторных экспериментов, позволяет определять объекты, расположенные за углом на расстоянии в несколько сантиметров. Серия снимков также позволяет определить скорость движения скрытых объектов. Сейчас камера способна «видеть» объекты, находящиеся за углом на расстоянии до 60 см. Это значение может быть увеличено в будущем до нескольких десятков метров.

Изобретение может найти применение в области систем охранного видеонаблюдения и отслеживания движения автомобилей.

Ранее портал Научная Россия писал об изобретении камеры, позволяющей снимать 3D-видео, в виртуальном мире которого можно гулять.

достраивание изображения лазерные импульсы фотокамера

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий