Ilustración del sistema de imágenes de correlación de motas diseñado por investigadores y colaboradores de KAUST. La técnica puede producir imágenes en tiempo real de objetos estáticos y en movimiento utilizando dispositivos simples o de bajo costo. Crédito: 2023 KAUST; wen hong yang
Una nueva técnica que genera una imagen nítida mediante el uso de un medio de dispersión aleatoria de bajo costo en tiempo real podría ofrecer una solución a los desafíos que plantean las imágenes borrosas.
Cuando la luz viaja a través de un medio que dispersa la luz, se dispersa en lugar de absorberse, lo que provoca la pérdida de una imagen clara del objeto original. Tales medios de dispersión pueden incluir nubes, creando dificultades para los astrónomos en la Tierra, y tejidos corporales, lo que dificulta los esfuerzos de imágenes médicas.
Los métodos anteriores para reconstruir la luz dispersa han requerido cierto conocimiento inicial del objeto y la capacidad de controlar el frente de onda de la luz que lo ilumina. Esto ha implicado elementos ópticos complicados y una alta vulnerabilidad al movimiento y la inestabilidad mecánica. Luego, los algoritmos computacionales pueden posprocesar la luz detectada para generar una imagen.
Para obtener formas más eficientes de reconstrucción, se propusieron imágenes de correlación de motas. Esto extrae información sobre la fuente de las fluctuaciones en la intensidad, o motas, en la luz transmitida.
Sin embargo, muchas de las tecnologías basadas en la correlación de motas necesitan una reconstrucción computacional calibrada que requiere mucho tiempo. Además, todavía falta cierta información, como la orientación y la ubicación de la imagen.
Wenhong Yang y Qiaoqiang Gan de KAUST, en colaboración con Jietao Liu del Instituto de Innovación de Xiong’an en China, han desarrollado una forma de obtener directamente una imagen clara de una sola toma de la imagen moteada.
“Hemos desarrollado una estrategia de imágenes en tiempo real sin calibración, sin reconstrucción y de objetos estáticos y en movimiento con su información de orientación real”, explica Yang. “Esta novedosa técnica solo requiere dispositivos simples o de bajo costo, sin la reconstrucción post-computacional”
El equipo pasó la luz de un pequeño objeto de prueba estandarizado a través de un material difusor delgado. Al mover una cámara en una dirección que se alejaba del difusor, pudieron construir una imagen tridimensional, tomando cortes a través de las motas.
Al observar secciones ampliadas de estas imágenes, los investigadores, para su sorpresa, pudieron ver directamente reproducciones del objeto de prueba; podían ver a través del difusor aleatorio a simple vista y con imágenes de video en tiempo real. No requería equipos complejos para el control activo de la luz ni conocimiento previo de la fuente o medio de difusión. También podrían encontrar la información de orientación perdida y la ubicación del objeto de prueba.
“Nuestro trabajo representa un paso significativo en el campo de la imagen de dispersión y arrojará luz sobre nuevas vías para la imagen a través de medios difusivos”, dice Yang.
Referencia: “Viendo directa e instantáneamente a través de difusores aleatorios mediante la autoimagen en motas dispersas” por Jietao Liu, Wenhong Yang, Guofeng Song y Qiaoqiang Gan, 3 de enero de 2023, FotoniX.
DOI: 10.1186/s43074-022-00080-2
