Redazione AvvisatoreUn team di ingegneri provenienti dalle Università di Rice e del Maryland ha sviluppato una tecnologia video chiamata NeuWS, che è in grado di correggere la diffusione della luce in tempo reale. Questa tecnologia permette una visualizzazione più chiara attraverso nebbia, fumo, tessuti e altre superfici che riflettono la luce diffusa e oscurano gli oggetti alla vista.
La diffusione della luce è un problema comune nell’imaging ottico. La luce, che ha una lunghezza d’onda inferiore e quindi offre una migliore risoluzione spaziale, diventa inutilizzabile in molti scenari a causa della diffusione. Se gli effetti della diffusione potessero essere annullati, l’imaging potrebbe essere notevolmente migliorato.
Il laboratorio di Ashok Veeraraghavan ha collaborato con il gruppo di ricerca di Christopher Metzler per sviluppare NeuWS, che sta per “neural wavefront shaping”. Questa tecnologia è in grado di correggere l’interferenza dei mezzi di diffusione della luce tra la telecamera e l’oggetto che viene ripreso.
NeuWS potrebbe essere utilizzata in vari scenari per superare la diffusione della luce. Ad esempio, potrebbe migliorare l’imaging in condizioni di maltempo per i veicoli autonomi, l’imaging di tessuti profondi in biologia o la fotografia subacquea. In tutti questi casi, la diffusione della luce rappresenta il vero problema tecnico.
Il funzionamento di NeuWS si basa sul principio che le onde luminose sono quantità matematiche complesse con due proprietà chiave: l’ampiezza, che rappresenta la quantità di energia trasportata dall’onda, e la fase, che rappresenta lo stato di oscillazione dell’onda. Misurare la fase è fondamentale per superare la diffusione, ma è impraticabile farlo direttamente a causa dell’alta frequenza della luce ottica.
Per risolvere questo problema, gli ingegneri misurano la luce in arrivo come “wavefronts”, singole misurazioni che contengono sia le informazioni di fase che di intensità. Utilizzano poi un elaboratore per decifrare rapidamente le informazioni di fase da diverse centinaia di misurazioni di wavefront al secondo. Questo permette di catturare video di oggetti in movimento che sono oscurati dalla vista a causa della diffusione della luce.
Nei loro esperimenti, gli ingegneri hanno dimostrato che NeuWS può correggere la diffusione della luce e produrre un video chiaro di figure in movimento. Hanno utilizzato una diapositiva di microscopio con un’immagine stampata di un gufo o una tartaruga, che veniva girata su un mandrino e filmata da una telecamera sovrastante. Tra la telecamera e la diapositiva venivano posti mezzi di diffusione della luce, e i ricercatori hanno misurato la capacità di NeuWS di correggere la diffusione.
Secondo Veeraraghavan, c’è ancora molto lavoro da fare prima di poter costruire prototipi in ciascuno dei domini di applicazione, ma l’approccio dimostrato potrebbe essere applicato con successo. Inoltre, i ricercatori stanno sviluppando algoritmi che permettono di stimare continuamente sia la diffusione che la scena, utilizzando una macchina matematica chiamata rappresentazione neurale che permette di essere sia efficiente che veloce.
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