Когда свет проходит сквозь среду с определенными оптическими свойствами, он не поглощается, а рассеивается, что приводит к потере четкости изображения оригинального объекта. К таким рассеивающим свет средам можно отнести облака, которые создают трудности для наземных астрономических инструментов, ткани или жидкости, препятствующие проведению съемки и медицинской диагностики внутри живых организмов.
Конечно, сейчас уже существуют технологии, позволяющие восстанавливать качественное изображение из рассеянного света, но все они требуют предварительной информации о форме, цвете и некоторых других параметрах исследуемого объекта. Кроме этого необходима возможность управления формой и фазой фронта светового импульса, что, в свою очередь, требует использования сложных оптических компонентов. И только при совпадении всех этих условий специализированные алгоритмы могут обработать рассеянный свет и реконструировать изображение объекта.
К наиболее эффективным методам реконструкции можно отнести относительно новый метод, называемый, если переводить дословно, грануло-корреляционной съемки (speckle-correlation imaging, SCI). Этот метод извлекает информацию для реконструкции изображения из колебаний интенсивности света, имеющего гранулированную текстуру рассеивания.
Но, к сожалению, такой метод требует значительного времени, больших вычислительных ресурсов, предварительной калибровки и он дает положительный результат только при определенной ориентации и пространственном месторасположении оригинального объекта.
Однако, группа исследователей из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (King Abdullah University of Science and Technology, KAUST), Саудовская Аравия, и института Инноваций, Сионг, Китай, разработала новый способ получения четкого изображения по единственному SCI-снимку. “Наша технология может работать в режиме реального времени, она не требует предварительных калибровок и она способна реконструировать изображения статических и движущихся объектов, сохраняя информацию об их пространственной ориентации” – пишут исследователи.
В качестве теста исследователи использовали стандартное специализированное светорассеивающее устройство, позади которого на значительном удалении находилась камера. Снимки с этой камеры позволили построить трехмерное изображение, используя информацию, предоставляемую гранулированной текстурой рассеивания.
Дальнейшие модификации этой технологии позволили воспроизвести вид оригинального объекта в случае применения совершенно случайной рассеивающей среды, при этом не потребовалось никакого сложного оборудования для контроля светом, ни предварительных знаний о среде распространения и рассеивания света. Сперва ученые смогли увидеть изображение объекта в режиме реального времени, а затем им удалось найти слой скрытой информации об ориентации и местоположении объекта.
“Наша работа является значительным шагом в данном направлении” – пишут исследователи, – “Благодаря разработанному методу мы сможем получать снимки объектов, съемка которых была ранее невозможна при помощи любых других методов”.
Ключевые слова:
Свет, Среда, Рассеивание, Реконструкция, Изображение, Гранула, Текстура, SCI, Съемка
Первоисточник
Другие новости по теме:
Израильские ученые разработали способ, позволяющий смотреть сквозь матовое или замерзшее стеклоУченые “научили” свет проходить беспрепятственно через непрозрачные материалыФизикам удалось создать инвертированные во времени оптические волныКамера с одним пикселом позволяет получить призрачные трехмерные изображенияКомпания Samsung продемонстрировала дисплеи, способные проецировать трехмерные изображения в пространстве
