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Visão de raios X funciona sem os raios X

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/09/2020

Visão de raios X funciona sem os raios X
Uma reconstrução tridimensional da letra "S", vista através da espuma de 1 polegada de espessura (2,54cm).
[Imagem: Stanford Computational Imaging Lab]

Visão sobre-humana

Os experimentos com equipamentos capazes de enxergar através das paredes - ou mesmo ver o que está além da esquina - vêm sendo feitos há mais de uma década, com resultados que ainda precisam melhorar.

Agora, David Lindell e Gordon Wetzstein, da Universidade de Stanford, nos EUA, criaram um novo algoritmo que consegue reconstruir o movimento das partículas de luz - os fótons - com grande precisão, suficiente para reconstruir uma imagem que não pode ser vista diretamente.

Nos testes, o sistema reconstruiu com sucesso formas obscurecidas por um bloco de espuma de 2,5 centímetros de espessura - para o olho humano, é como ver através das paredes.

"Várias técnicas de imageamento tornam as imagens um pouco melhores, um pouco menos chuviscadas, mas aqui estamos realmente tornando visível o invisível," disse Wetzstein. "Isso está realmente ultrapassando a fronteira do que pode ser possível com qualquer tipo de sistema de detecção. É como uma visão sobre-humana."

Algumas dessas outras técnicas têm sido usadas em microscopia, mas o novo sistema consegue abarcar ambientes em larga escala, permitindo vislumbrar seu uso, por exemplo, na navegação de veículos autônomos, permitindo identificar objetos sob neblina ou chuva forte, ou mesmo fotografar a superfície da Terra e de outros planetas através de atmosferas nubladas.

Visão de raios X funciona sem os raios X
Apesar da barreira sólida, a resolução é suficiente para identificar perfeitamente o objeto.
[Imagem: Lindell/Wetzstein - 10.1038/s41467-020-18346-3]

Vendo objetos ocultos

Para ver através de ambientes que espalham luz em todas as direções, o sistema emparelha um laser com um detector de fótons super sensível, que registra cada fóton de luz laser que o atinge.

Conforme o laser varre uma obstrução, ocasionalmente um fóton consegue passar pela barreira, atingindo os objetos escondidos atrás dela, e passar de volta pela espuma para chegar ao detector. O programa usa então esses poucos fótons - e informações sobre onde e quando eles atingem o detector - para reconstruir os objetos ocultos em 3D.

Este não é o primeiro sistema com a capacidade de revelar objetos ocultos atrás de meios de dispersão, mas ele contorna as limitações associadas a outras técnicas. Por exemplo, alguns sistemas exigem que se saiba a distância do objeto, enquanto outros usam apenas informações de fótons balísticos, que são fótons que viajam de e para o objeto oculto através do campo de espalhamento, mas sem realmente se espalhar ao longo do caminho.

"Estávamos interessados em obter imagens através do meio de espalhamento sem essas suposições, e coletar todos os fótons que foram espalhados para reconstruir a imagem," disse Lindell. "Isso torna nosso sistema especialmente útil para aplicações em grande escala, onde haveria muito poucos fótons balísticos."

Bibliografia:

Artigo: Three-dimensional imaging through scattering media based on confocal diffuse tomography
Autores: David B. Lindell, Gordon Wetzstein
Revista: Nature Communications
Vol.: 11, Article number: 4517
DOI: 10.1038/s41467-020-18346-3





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