Znanstvenici sa Sveučilišta Northwestern u Evanstonu, Illinois, razvili su moćnu holografsku kameru koja koristeći tehniku nazvanu „sintetička holografija valne duljine“ (synthetic wavelength holography) može vidjeti gotovo sve što je skriveno golom oku.

Kako prenosi Dailymail, uređaj djeluje tako da neizravno raspršuje svjetlost na skrivene objekte, koja se zatim ponovno raspršuje i putuje natrag do kamere, gdje se umjetna inteligencija koristi za rekonstrukciju izvornog objekta. Zbog svoje visoke vremenske razlučivosti, metoda opisana u žurnalu Nature Communications ima potencijal snimanja objekata koji se brzo kreću, poput srca koje kuca u prsima ili automobila koji juri iza ugla.

Riječ je o relativno novom području istraživanja slučajeva bez optičke vidljivosti (Non-Line of Sight – NLoS). U usporedbi sa srodnim tehnologijama NLoS snimanja, ova nova tehnika može submilimetarskom preciznošću brzo snimiti slike cijelog polja velikih područja. S ovom razinom razlučivosti, računalna kamera mogla bi potencijalno slikati kroz kožu kako bi vidjela čak i najsitnije kapilare.

Iako metoda ima očiti potencijal za neinvazivno medicinsko snimanje ili navigacijske sustave ranog upozorenja za automobile, istraživači vjeruju da su potencijalne primjene beskrajne.

“Naša tehnologija će uvesti novi val mogućnosti snimanja. Trenutni prototipovi senzora koriste vidljivo ili infracrveno svjetlo, ali princip je univerzalan i mogao bi se proširiti na druge valne duljine. Ista metoda mogla bi se primijeniti na radio valove za istraživanje svemira ili podvodno akustičko snimanje. Može se primijeniti na mnoga područja, a mi smo samo zagrebali površinu.” – objašnjava prvi autor studije Florian Willomitzer. ”

Gledanje iza ugla i snimanje organa unutar ljudskog tijela „zapravo su usko povezani“, kažu znanstvenici. Obje se tehnike bave „raspršujućim medijima“, u kojima svjetlost udara u objekt i raspršuje se tako da se više ne može vidjeti izravna slika objekta. Naime, riječ je o fenomenu koji se može opisati primjerom prolaska svjetlosti baterije kroz ruku.

“Vidite svijetlu točku s druge strane svoje ruke, ali, teoretski, vaše kosti trebaju biti sjene, otkrivajući strukturu kostiju. Umjesto toga, svjetlost koja prolazi kroz kosti raspršuje se unutar tkiva u svim smjerovima, potpuno zamagljujući sliku sjene” – pojasnio je Willomitzer.

Glavni cilj projekta je presresti raspršenu svjetlost kako bi se rekonstruirale informacije sadržane u svjetlosti – uključujući vrijeme putovanja, ali to predstavlja vlastiti izazov s obzirom da ništa nije brže od brzine svjetlosti, pa ako želite izmjeriti vrijeme putovanja svjetlosti s velikom preciznošću, onda su vam potrebni iznimno brzi detektori koji naravno mogu biti užasno skupi, objasnili su znanstvenici.

Kako bi eliminirali potrebu za brzim detektorima, znanstvenici su spojili svjetlosne valove iz dva lasera čime su generirali sintetički svjetlosni val koji se može posebno prilagoditi holografskim slikama u različitim scenarijima raspršenja.

“Ako možete uhvatiti cijelo svjetlosno polje objekta u hologramu, tada možete rekonstruirati trodimenzionalni oblik objekta u cijelosti”. Ovu holografsku sliku radimo iza ugla ili kroz raspršivače – sa sintetičkim umjesto normalnih svjetlosnih valova.”

U prošlosti je bilo mnogo NLoS pokušaja snimanja slika za oporavak slika skrivenih objekata, ali su imale određene probleme poput niske razlučivosti i iznimno malo kutno polje promatranja, a uz to su zahtijevala dugotrajno skeniranje ili su bila potrebna velika područja sondiranja za mjerenje raspršenog svjetlosnog signala. No, ova nova tehnologija nadilazi spomenute probleme jer kombinira visoku prostornu razlučivost, visoku vremensku razlučivost, malo područje sondiranja i veliko kutno vidno polje što znači da kamera može s visokom razlučivosti snimiti sitne objekte u skučenim prostorima, ali i skrivene objekte u velikim područjima, čak i kada se oni kreću.

Budući da svjetlost putuje samo ravnim stazama, mora postojati neprozirna barijera poput zida, grma ili automobila kako bi novi uređaj mogao vidjeti iza uglova. Svjetlo se emitira iz senzorske jedinice koja se može postaviti na vrh automobila, odbija se od prepreke, a zatim udara u predmet iza ugla. Svjetlo se zatim odbija natrag do barijere i na kraju natrag u detektor senzorske jedinice.

“Ova tehnologija zidove pretvara u ogledala. Uz to, funkcionira i noću i u maglovitim vremenskim uvjetima.“ – tvrdi Willomitzer.

To znači da bi ova nova kamera potencijalno mogla zamijeniti ili dopuniti endoskope za medicinsko i industrijsko snimanje. Umjesto potrebe za fleksibilnom kamerom, sposobnom zakretati u uglovima i uvijati se kroz tijesne prostore, kakve se primjerice koriste u kolonoskopiji, holografija sintetičke valne duljine mogla bi koristiti svjetlo da vidi unutar crijeva. Isto vrijedi i za snimanje unutar industrijske opreme u pogonu, gdje senzor može otkriti strukture manje od milimetra.

Iako je trenutno riječ o prototipu, Willomitzer vjeruje da će se s vremenom ova tehnologija početi primjenjivati, u automobilima i medicini, potencijalno kroz desetak godina.