Eletrônica

Câmera a laser enxerga além da esquina

Câmera a laser enxerga além da esquina
A base do equipamento é um laser de femtossegundos, um tipo de laser que emite não uma luz contínua, mas pulsos de luz muito curtos, que se refletem na parede e vão até o objeto. [Imagem: MIT]

Fotografando depois da curva

Em Dezembro passado, pesquisadores do MIT divulgaram aquilo que seria a câmera mais rápida do mundo, capaz de mostrar a luz fluindo em câmera lenta através de uma garrafa plástica.

O que eles não contaram na ocasião é que estavam na verdade trabalhando em uma câmera capaz de enxergar coisas escondidas atrás de portas ou paredes - "além da esquina", como eles dizem.

O resultado ainda é primário, longe do que seria uma filmagem direta, mas as imagens têm qualidade suficiente para permitir o reconhecimento do objeto escondido.

No experimento, a câmera gera uma imagem de um boneco de madeira, usado em aulas de arte, fora do campo de visão da câmera - o boneco fica atrás de uma folha de EVA.

O princípio é o mesmo dos periscópios. A diferença é que, em vez de usar espelhos para redirecionar a luz, o sistema usa as paredes, as portas ou o piso.

Câmera por reflexão de laser

A base do equipamento é um laser de femtossegundos, um tipo de laser que emite não uma luz contínua, mas pulsos de luz muito curtos, cada um com uma duração de alguns quadrilionésimos de segundo - 1 femtossegundo equivale a 10-15 segundo.

O pulso de laser é disparado para a parede, que reflete a luz em direção ao objeto além da esquina. O objeto, por sua vez, reflete de volta a luz, que faz o caminho de volta, refletindo-se na parede, e indo até a câmera.

O segredo para capturar apenas a luz que está retornando do objeto, e não toda a luz que se reflete continuamente na parede, é limitar o tempo de coleta da luz pelo sensor da câmera.

O tempo de exposição é de apenas 2 picossegundos, o tempo que a luz leva para viajar 0,6 milímetro - 1 picossegundo equivale a 10-12 segundo.

Câmera a laser enxerga além da esquina
O resultado ainda é primário, mas suficiente para identificar o objeto escondido, incluindo sua reconstrução em 3D (à direita). [Imagem: MIT]

Como os pulsos de luz emitidos pelo laser são muito curtos, um programa de computador consegue calcular a distância que eles viajaram, medindo o tempo que levou para eles retornarem.

O processo é repetido várias vezes, dirigindo a luz para diferentes pontos na parede, de forma que ela entra no ambiente onde o objeto está escondido em ângulos diferentes.

O detector da câmera mede também a intensidade da luz que chega até ele vinda dos diversos ângulos, o que permite uma reconstrução da estrutura 3D do objeto.

Finalmente, comparando o tempo que cada onda de luz atinge diversas partes do detector, o sistema pode traçar um desenho da geometria do objeto escondido - no experimento, esse processo foi repetido 60 vezes para a geração de uma imagem "além da esquina".

Possibilidades de aplicação

Os cientistas afirmam que, no futuro, o sistema poderia ser usado pelos bombeiros ou pela polícia, para ver onde é seguro entrar, ou por sistemas de navegação para veículos, que poderiam olhar além da esquina ou em outros pontos cegos.

Isso se eles conseguirem tornar o dispositivo mais rápido e mais prático - um laser de femtossegundos portátil oferecendo a precisão exigida para a geração de imagens em tempo real é algo difícil de imaginar com a tecnologia atual - talvez por isso os cientistas tenham dito "no futuro".

Mais dentro das possibilidades é um sistema de imageamento médico que possa ser inserido em um endoscópio, produzindo imagens de partes não facilmente acessíveis do interior do corpo humano.

Bibliografia:

Recovering three-dimensional shape around a corner using ultrafast time-of-flight imaging
Andreas Velten, Thomas Willwacher, Otkrist Gupta, Ashok Veeraraghavan, Moungi G. Bawendi, Ramesh Raskar
Nature Communications
Vol.: 3, Article number: 745
DOI: 10.1038/ncomms1747




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