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Los científicos han desarrollado una poderosa cámara holográfica que es capaz de ver casi cualquier cosa, incluidos los rincones, la niebla e incluso la carne humana.
El dispositivo, construido por investigadores de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, utiliza una técnica llamada «holografía de longitud de onda sintética».
Funciona al dispersar indirectamente la luz sobre los objetos ocultos, que luego se dispersa nuevamente y viaja de regreso a una cámara, donde se usa IA para reconstruir el objeto original.
El equipo dice que está a una década de estar disponible comercialmente, pero cuando lo esté, la tecnología podría usarse en automóviles, CCTV e incluso como escáner médico.
Un ejemplo podría ser reemplazar el uso de un endoscopio en la colonoscopia, en lugar de reunir las ondas de luz para ver alrededor de los pliegues dentro de los intestinos.
Los científicos han desarrollado una poderosa cámara holográfica que es capaz de ver casi cualquier cosa, incluidas esquinas, niebla e incluso carne humana.
Este es un campo de investigación relativamente nuevo, conocido como imágenes sin línea de visión (NLoS), y esta técnica puede capturar rápidamente imágenes de campo completo de grandes áreas.
Lo hace con una precisión submilimétrica, un nivel de resolución que una cámara impulsada por IA podría usar para ver a través de la piel y ver incluso los capilares más pequeños en funcionamiento.
A medida que la luz se dispersa sobre los objetos ocultos y se vuelve a dispersar hacia la cámara, un algoritmo reconstruye la señal de luz dispersa.
Debido a su alta resolución, el método también tiene el potencial de obtener imágenes de objetos que se mueven rápidamente, como el corazón que late a través del pecho o los autos a toda velocidad en la esquina de una calle.
Si bien el método tiene un potencial obvio para la obtención de imágenes médicas no invasivas, existe una amplia gama de aplicaciones.
Esto incluye la creación de sistemas de navegación de alerta temprana para automóviles e inspección industrial en espacios reducidos.
Sin embargo, los investigadores creen que las aplicaciones potenciales son infinitas.
«Nuestra tecnología marcará el comienzo de una nueva ola de capacidades de imágenes», dijo Florian Willomitzer, primer autor del estudio.
“Nuestros prototipos de sensores actuales utilizan luz visible o infrarroja, pero el principio es universal y podría extenderse a otras longitudes de onda.
«Por ejemplo, el mismo método podría aplicarse a las ondas de radio para la exploración espacial o la obtención de imágenes acústicas bajo el agua. Se puede aplicar a muchas áreas y solo hemos raspado la superficie ‘.
Ya sea que se trate de ver a la vuelta de la esquina o de ver un corazón que late dentro del cuerpo, el equipo dice que las soluciones ‘en realidad están estrechamente relacionadas’.
Esto se debe a que ambos se basan en medios de dispersión, en los que la luz incide en un objeto y se dispersa de tal manera que ya no es posible una imagen directa.
«Si alguna vez ha intentado hacer brillar una linterna a través de su mano, entonces ha experimentado este fenómeno», dijo Willomitzer.
El dispositivo, construido por investigadores de la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, utiliza una técnica llamada ‘holografía de longitud de onda sintética’
El equipo dice que está a una década de estar disponible comercialmente, pero cuando lo esté, la tecnología podría usarse en automóviles, CCTV e incluso como escáner médico.
‘Ves un punto brillante en el otro lado de tu mano, pero, teóricamente, debería haber una sombra proyectada por tus huesos, revelando la estructura de los huesos.
«En cambio, la luz que pasa por los huesos se dispersa dentro del tejido en todas las direcciones, borrando por completo la imagen de la sombra».
El objetivo del proyecto era interceptar la luz dispersa para reconstruir la información contenida dentro de la luz, incluido su tiempo de viaje.
«Nada es más rápido que la velocidad de la luz, por lo que si desea medir el tiempo de viaje de la luz con alta precisión, entonces necesita detectores extremadamente rápidos», dijo Willomitzer.
«Estos detectores pueden ser terriblemente caros», explicaron los científicos.
Querían encontrar una manera de deshacerse de los detectores rápidos, y lo hicieron fusionando ondas de luz de dos láseres para generar una ‘onda de luz sintética’.
Esto se puede adaptar a las imágenes holográficas en diferentes escenarios de dispersión, explicaron, y agregaron que si puede capturar todo el campo de luz de un objeto en un holograma, puede reconstruir su forma 3D por completo.
«Hacemos esta imagen holográfica a la vuelta de una esquina o mediante dispersores, con ondas sintéticas en lugar de ondas de luz normales».
Un ejemplo podría ser reemplazar el uso de un endoscopio en la colonoscopia, en lugar de reunir las ondas de luz para ver alrededor de los pliegues dentro de los intestinos.
Este es un campo de investigación relativamente nuevo, conocido como imágenes sin línea de visión (NLoS), y esta técnica puede capturar rápidamente imágenes de campo completo de grandes áreas.
Los intentos anteriores de utilizar técnicas NLoS para recuperar imágenes de objetos ocultos sufren el mismo problema: muy baja resolución y un pequeño campo angular.
Otros problemas con los intentos anteriores han sido el tiempo que tomó un escaneo o la necesidad de un área de sondeo muy grande para medir la luz dispersa.
La nueva tecnología supera los problemas y puede obtener imágenes en las esquinas y a través de otras formas de medios, como la piel y el metal, con una resolución más alta.
Combina alta resolución espacial, alta resolución temporal, un área de sondeo pequeña y un gran campo de visión angular.
Significa que la cámara puede captar pequeñas características en espacios reducidos, así como objetos ocultos en áreas más grandes con una resolución más alta.
Incluso puede hacerlo cuando el objeto objetivo se está moviendo, como otro automóvil en una carretera alrededor de una esquina ciega.
Debido a que la luz solo viaja por caminos rectos, debe haber una barrera opaca, como una pared, un arbusto o un automóvil, para que el nuevo dispositivo vea alrededor de las esquinas.
La luz que emite la unidad del sensor rebota en la barrera y luego golpea el objeto alrededor de la esquina.
La luz luego rebota hacia la barrera y finalmente regresa al detector de la unidad de sensor.
«Es como si pudiéramos colocar una cámara computacional virtual en cada superficie remota para ver el mundo desde la perspectiva de la superficie», dijo Willomitzer.
«Esta técnica convierte las paredes en espejos», dijo, y agregó que «mejora ya que la técnica también puede funcionar por la noche y en condiciones de niebla».
Sugieren que podría usarse para reemplazar o complementar los endoscopios que se usan en imágenes médicas e industriales, por ejemplo, al usar luz para ver alrededor de los pliegues dentro de los intestinos, en lugar de enviar una cámara flexible para una colonoscopia.
También podría usarse para obtener imágenes del interior de grandes equipos industriales, como turbinas en un generador, mientras aún está en funcionamiento, lo que reduce la distorsión.
Actualmente es un prototipo y está a diez años de ser un producto comercial, en parte debido al tiempo que tomaría obtener la aprobación médica.
El estudio aparece en la edición del 17 de noviembre de la revista Comunicaciones de la naturaleza.
