Cómo tomar fotografías a través de objetos opacos

Es el sueño de fantasmas y adolescentes por igual: cómo tomar fotografías a través de objetos opacos.

Eso siempre ha sido imposible porque la luz está tan esparcida cuando viaja a través de un medio opaco que es imposible reconstruir la imagen original. O eso habíamos pensado.

Hoy, Sebastian Popoff y sus amigos del Instituto Langevin de París muestran cómo se puede hacer con la ayuda de algunos trucos matemáticos.

Envíe un rayo láser a través de un medio opaco y todo lo que obtendrá del otro lado es una mancha: el rayo se ha mezclado de forma aparentemente aleatoria, ya que rebota e interfiere dentro del material.

Pero Popoff y compañía señalan que, por complejo que sea este proceso, la dispersión múltiple es, en última instancia, determinista. En realidad, no se pierde información cuando la luz se dispersa. Eso significa que debería ser posible extraer la información, la única pregunta es cómo. El enfoque de Popoff and Pals es pensar en el patrón moteado como una imagen que se ha transmitido a través de una gran cantidad de canales ópticos complicados. Reconstruir la imagen es cuestión de procesarla de una manera que invierta el efecto de estos canales.

Pero, ¿cómo encontrar un operador, la matriz de transmisión, como la llaman Popoff y compañía?

Sencillo, dicen. Simplemente envíe varios frentes de onda conocidos a través del material y registre cómo se distorsionan. La matriz de transmisión puede entonces deducirse de la diferencia entre los frentes de onda proyectados y transmitidos. Este proceso toma solo unos minutos, dicen.

Y eso es exactamente lo que han hecho usando un modulador de luz espacial para crear frentes de onda e imágenes adecuadas para enviar a través de una capa opaca de óxido de zinc en un portaobjetos de microscopio de vidrio.

La capa de óxido de zinc convierte cualquier imagen en un moteado aparentemente aleatorio. Popoff y compañía luego reconstruyen el original usando la matriz de transmisión (o en realidad su inversa).

Existe otra complejidad adicional: el ruido. Resulta que el ruido cambia significativamente la matriz de transmisión, por lo que incluso pequeñas cantidades arruinan el proceso de reconstrucción.

Para evitar esto, Popoff y compañía iluminan el objeto a ser fotografiado con varios frentes de onda diferentes y miden la matriz de transmisión para cada uno. Esto equivale a enviar luz a través de varios canales de dispersión diferentes y funciona como una especie de proceso de promediado que cancela el efecto del ruido.

Es un trabajo interesante inspirado en técnicas que han existido en acústica durante algún tiempo. Un miembro del equipo es Mathias Fink, quien inventó los espejos acústicos invertidos en el tiempo en los años 90.

La pregunta ahora es para qué usar este dispositivo. Tiene algunas limitaciones, la más obvia es que al menos algo de luz debe atravesar el material para que la técnica funcione. Todo lo que absorba la luz por completo seguirá siendo opaco, por lo que los adolescentes que esperan llegar a los dormitorios se sentirán desilusionados. El material también debe ser lineal, descartando ciertas clases de materiales bastante extraños.

Aparte de eso, todo vale. Y, por supuesto, debería funcionar tanto para imágenes reflejadas como para imágenes transmitidas. Por lo que podría convertir una pared ordinaria en un espejo perfecto. Es posible que las ventanas esmeriladas nunca vuelvan a ser privadas.
Ref: arxiv.org/abs/1005.0532 : Transmisión de imágenes a través de un material opaco esconder