Лазер может подглядывать в замочную скважину

14.09.2021

Способность "заглядывать" внутрь закрытых помещений в течение долгого времени относилась к разряду научной фантастики и всяких "супергеройских" умений. Однако, исследователи из лаборатории Computational Imaging Lab Стэнфордского университета, взяв за основу технологию NLOS (non-line-of-sight imaging), добились того, что единственный луч лазерного света, проникающий в замкнутое помещение, скажем так, через замочную скважину, позволят увидеть все физические объекты, находящиеся в этом помещении.

Технология съемки NLOS является уже достаточно давно известной технологией. На основе этого метода уже были созданы "умные" камеры, способные заглядывать за углы и производить съемку предметов, скрытых какими-либо препятствиями. Однако, большинство предыдущих реализаций технологии NLOS-съемки позволяли увидеть достаточно крупные объекты и ровные поверхности, стен в помещении, к примеру. Технология NLOS является очень перспективной технологией для целого ряда областей. Самоуправляемые автомобили-роботы, к примеру, при помощи такой технологии могут "заглянуть" за углы и распознать потенциальную опасность прежде, чем ее сможет увидеть обычная камера или человек-водитель.

Технология работает следующим образом - лазер излучает серию коротких импульсов определенной длительности, идущих через определенный интервал времени. Свет лазера многократно отражается от поверхностей предметов, в том числе и от скрытых препятствиями, какая-то его часть возвращается назад и улавливается датчиками камеры. Информация о том, сколько времени прошло между подачей начального импульса и регистрацией сигнала отраженного света, обрабатывается при помощи сложных математических алгоритмов, которые воссоздают изображения предметов, не попадающих в поле прямого зрения камеры. Конечные изображения не могут похвастаться высоким качеством и разрешающей способностью, но человек достаточно легко распознает предметы на этих изображениях.

Однако, у существующих реализаций NLOS-технологии имеется ряд серьезных ограничений, качество ее работы очень сильно зависит от площади и отражающей способности поверхности скрытых предметов. Это, и некоторые другие ограничения, делали попытки съемки извне находящегося внутри замкнутого помещения практически невозможным делом до последнего времени.

Метод съемки "через замочную скважину", разработанный в Стэнфорде, получил такое название из-за того, что для его работы необходимо лишь крошечное отверстие, через которое луч лазера может осветить маленькое пятно на противоположной поверхности. Огромное количество фотонов многократно отражается от поверхностей стен и предметов в помещении, но лишь небольшому количеству фотонов удается вернуться назад и попасть на поверхность лавинного фотодетектора, способного регистрировать и измерять время прибытия даже единичных фотонов.

<< Назад: Программируемый процессор на базе молекул ДНК 15.09.2021

>> Вперед: Кофе в пробирках 14.09.2021

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Впервые преоодолена передача ВИЧ от матери к ребенку 02.01.2026

Проблема вертикальной передачи ВИЧ - от матери к ребенку - остается одной из ключевых задач глобальной медицины. Недавний отчет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) демонстрирует историческое достижение: Бразилия впервые в своей истории полностью преодолела этот путь передачи вируса. Страна стала 19-й в мире и первой с населением более 100 миллионов человек, которая достигла такого результата. Достижения Бразилии основаны на комплексных медицинских программах, обеспечивающих своевременный доступ к диагностике и терапии для всех слоев населения. ВОЗ официально подтвердило, что уровень передачи ВИЧ от матери к ребенку снизился до менее двух процентов. Более 95% беременных женщин в стране получают регулярный скрининг на ВИЧ и необходимое лечение в рамках стандартного ведения беременности. Изначально программа тестировалась в крупных муниципалитетах и штатах с населением более 100 тысяч человек, а затем была масштабирована на всю страну. Такой подход позволил унифицировать ста ...>>

Нанослой германия увеличивает эффективность солнечных батарей на треть 02.01.2026

Разработка высокоэффективных солнечных батарей остается одной из ключевых задач современной энергетики. Недавнее исследование южнокорейских ученых позволило повысить производительность тонкопленочных солнечных элементов почти на 30%, что открывает новые перспективы для возобновляемых источников энергии, гибкой электроники и сенсорных устройств. Команда исследователей сосредоточилась на элементах на основе моносульфида олова (SnS) - нетоксичного и доступного материала, который идеально подходит для гибких солнечных панелей. До настоящего времени эффективность SnS-устройств оставалась низкой из-за проблем на границе контакта с металлическим электродом. В этой области возникали структурные дефекты, диффузия элементов и электрические потери, что существенно ограничивало возможности таких батарей. "Этот интерфейс был главным барьером для достижения высокой производительности", - отмечает профессор Джейонг Хо из Национального университета Чоннам. Для решения этих проблем ученые предлож ...>>

Электростатическое решение для борьбы с льдом и инеем 01.01.2026

Борьба с льдом и инеем на транспортных средствах и критически важных поверхностях зимой остается сложной и затратной задачей. Ученые из Virginia Tech разработали инновационную технологию, способную разрушать лед и иней без использования тепла или химических реагентов, что открывает новые возможности для безопасной и экологичной зимней эксплуатации транспорта. Исследователи обнаружили, что лед и иней образуют кристаллическую решетку с так называемыми ионными дефектами - заряженными участками, способными перемещаться под воздействием электрического поля. Эти дефекты являются ключом к управлению прочностью льда и его удалением с поверхностей. Когда на замерзшую поверхность подается положительный электрический заряд, отрицательные ионные дефекты притягиваются к источнику поля. Это вызывает разрушение кристаллической решетки льда, в результате чего часть льда буквально "отскакивает" от поверхности. Такой эффект позволяет удалять лед без применения внешнего тепла или химических средств ...>>

Древний лед Антарктики 01.01.2026

Изучение древних ледниковых слоев - один из самых надежных способов понять, как формировался климат Земли и как он может изменяться в будущем. Недавнее открытие международной группы исследователей в Антарктике дает уникальную возможность заглянуть на миллионы лет назад и получить ценную информацию о атмосфере нашей планеты. В районе Аллан-Хиллс ученые пробурили керны древнего льда и обнаружили слои, возраст которых оценивается примерно в 6 миллионов лет. Это старейший лед, когда-либо найденный на Земле и датированный напрямую, что делает находку беспрецедентной в истории климатологии. Особое значение имеют крошечные пузырьки воздуха, запечатленные в ледяных кристаллах. Они служат настоящими "капсулами времени", сохраняя состав атмосферы прошлого. Анализ этих пузырьков позволяет восстановить климатические условия древней Земли, когда средние температуры были выше современных, а уровень океанов значительно выше нынешнего. Древние ледяные керны можно рассматривать как подробные х ...>>

Нано-уровень управления светом 31.12.2025

Современная нанофотоника стремится превратить свет в инструмент точного управления на микроскопическом уровне. Недавние исследования международной команды ученых открывают новые возможности в этой области, позволяя манипулировать светоматериальными волнами на наноуровне с беспрецедентной точностью. Такие достижения могут стать ключом к созданию сверхбыстрых коммуникационных систем и высокочувствительных сенсоров. В центре внимания исследователей оказались гиперболические фонон-поляритоны - особый тип волн, возникающих при взаимодействии света с колебаниями вещества. Эти волны способны концентрировать свет в пространственных масштабах, значительно меньших длины его волны, что позволяет создавать устройства с высокой плотностью интеграции и повышенной функциональностью. Работа велась совместно учеными из Шанхайского транспортного университета, Национального центра нанонауки и технологий Китая, а также коллегами из Испании. Они предложили двухэтапную схему возбуждения волн: сначала ...>>

Случайная новость из Архива Разрешение экранов смартфонов достигло возможностей человеческого зрения 20.12.2013 Флагманские смартфоны и современные Ultra HD-телевизоры уже превзошли возможности человеческого зрения. Гонка разрешений, которая только набирает обороты, уже не имеет никакого смысла. На этой точке зрения сходится большинство отраслевых экспертов. "В новых 4К-телевизорах обычный человек не сможет увидеть разницу [по сравнению с Full HD]", - сказал Раймонд Сонериа (Raymond Soneira), глава фирмы DisplayMate, занимающейся тестированием экранов. В 2010 году Стив Джобс представил iPhone 4 с экраном Retina. Данный дисплей был не просто очень хорошим, он обладал такой плотностью пикселей, что человеческий глаз не мог их различить и, соответственно, дальнейшее увеличение данного параметра стало бессмысленным. В новых смартфонах Apple данный показатель был сохранен - 326 ppi, однако в новых Android-флагманах вроде HTC One и LG G2 плотность пикселей уже превысила показатель в 400 ppi. Что касается телевизоров, то сейчас активно продвигается новый формат 4К. Он предлагает в 4 раза большее разрешение, чем "обычные" Full HD-телевизоры. При этом Full HD на том расстоянии, на котором обычно зрители смотрят телевизор, можно считать чем-то вроде Retina - человеческий глаз уже не различает отдельные пиксели. Другими словами, увидеть разницу между 4К и Full HD можно только с близкого расстояния, при обычном использовании разница будет просто не видна. "Существует некоторый предел плотности, за которым вы не сможете сделать изображение лучше из-за ограниченности вашего глаза", - сказал Дон Худ (Don Hood), профессор офтальмологии в Колумбийском университете. Если вытянуть руку перед собой и взглянуть на ноготь указательного пальца, то обычный человек не сможет различить 120 чередующихся черно-белых полос на ногте. Попытка различить пиксели на экране смартфона с разрешением 1136x640 или телевизора с 1920 x 1080 будет аналогичной задачей. Это физический предел человеческого зрения. На практике люди не смогли бы различить отдельные пиксели, даже если бы их размер был в два раза больше. Уже сейчас можно заметить интересную тенденцию - люди, покупающие дорогие 4К-телевизоры, ставят диван и кресла поближе к экрану, чтобы разница с предыдущим телевизором "бросалась в глаза", ведь на том же расстоянии, что и раньше, разница будет незаметна. Таким образом, увеличение разрешения экрана - это скорее маркетинг, чем реально нужная пользователю вещь. Причем, как показывает практика, за 4К в телевизорах и 2К на смартфонах люди действительно готовы переплачивать, причем серьезно. Более того, они готовы даже терпеть такие серьезные недостатки, как отсутствие подходящего контента и серьезное увеличение энергопотребления. На самом же деле действительно улучшить качество изображение может работа над технологиями цветопередачи и обработки видео-сигнала. Если же продолжать увеличивать разрешение, человеку, чтобы он мог увидеть разницу, придется улучшать глаза.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025