Ilustración del sistema de imágenes de correlación de parches 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 utilizando un medio de dispersión aleatoria de bajo costo en tiempo real puede ofrecer una solución a los desafíos que plantean las imágenes borrosas.
Cuando la luz viaja a través de un medio de dispersión de luz, se dispersa en lugar de absorberse, lo que provoca la pérdida de una imagen nítida del objeto original. Estos 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 requerían cierto conocimiento inicial del objeto y la capacidad de controlar el frente de onda de la luz que lo ilumina. Esto implicó 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.
Con el fin de obtener formas de reconstrucción más eficientes, se ha propuesto la obtención de imágenes de correlación de motas. Esto extrae información sobre la fuente de las fluctuaciones en la intensidad, o puntos, 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, desarrollaron una forma de obtener directamente una imagen clara de una sola toma de la imagen moteada.
“Desarrollamos una estrategia de imágenes en tiempo real, sin calibración y sin reconstrucción, de objetos estáticos y en movimiento con su información de orientación real”, explica Yang. “Esta nueva técnica solo requiere dispositivos simples o de bajo costo, sin reconstrucción post-computacional”
El equipo pasó la luz de un pequeño objeto de prueba estampado a través de un material difusor delgado. Al alejar la cámara del difusor, pudieron construir una imagen tridimensional, eliminando las imperfecciones.
Al mirar 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 un equipo complejo para el control activo de la luz ni un conocimiento previo de la fuente o medio de difusión. También pueden encontrar la información de orientación perdida y la ubicación del objeto de prueba.
“Nuestro trabajo representa un importante paso adelante en el campo de la imagen dispersa y arrojará luz sobre nuevas vías para la imagen difusiva”, dice Yang.
Referencia: «Vea directa e instantáneamente a través de difusores aleatorios mediante autoimagen en manchas dispersas» por Jietao Liu, Wenhong Yang, Guofeng Song y Qiaoqiang Gan, 3 de enero de 2023, PhotoniX.
DOI: 10.1186/s43074-022-00080-2
