La nueva cámara puede ver alrededor de las esquinas

En los últimos años, las cámaras de un solo píxel han comenzado a revolucionar el campo de la imagen. Estos dispositivos contraintuitivos producen imágenes de alta resolución utilizando un solo píxel para detectar la luz. No necesitan lentes, las imágenes no tienen ninguna de las distorsiones que producen las lentes y la imagen completa está siempre enfocada. Los físicos los han usado para hacer películas e incluso para crear imágenes en 3D.

Y eso plantea una pregunta interesante: ¿cuánto más pueden hacer estos dispositivos?

Hoy recibimos una especie de respuesta gracias al trabajo de Bin Bai y compañía en la Universidad Xi'an Jiaotong en China, quienes han construido una cámara de un solo píxel que puede ver alrededor de las esquinas. Su nuevo dispositivo puede fotografiar objetos incluso cuando no están a la vista.

La técnica es similar a la utilizada con otras cámaras de un solo píxel. El truco es primero aleatorizar la luz que detecta el píxel, registrar la intensidad de la luz resultante y luego repetir este proceso miles de veces.

Es fácil pensar que esta aleatorización hace que la tarea de crear una imagen sea aún más difícil, pero lo contrario es cierto.

El proceso de aleatorización cambia la intensidad de la luz cada vez que el píxel la registra. Estas diferencias de intensidad no son aleatorias, sino que están correlacionadas con la escena frente al píxel. Entonces, producir una imagen es simplemente una cuestión de extraer estos datos para encontrar la correlación. Y cuantos más datos se recopilan, mejor se vuelve la imagen.

Entonces, al registrar la intensidad de la luz muchas veces, es posible crear una imagen de alta resolución con un solo píxel.

Y así es como Bin y compañía han usado su cámara para observar las esquinas. Lo que quieren decir con esto es que han producido una imagen utilizando la luz de un objeto que se dispersa en una pared. El píxel registra la luz dispersa pero no puede ver el objeto directamente.

La configuración es sencilla. El equipo comienza iluminando un avión de juguete con la luz de un proyector que proyecta un patrón aleatorio de cuadrados iluminados. Este patrón aleatorio cambia con cada exposición.

El avión está al lado de una pared difusa blanca que dispersa la luz hacia un solo píxel que de otro modo no puede ver el avión. Este píxel registra la intensidad de la luz de la pared. El equipo repite este proceso de formación de imágenes unas 50.000 veces. Finalmente, el equipo utiliza un algoritmo de minería de datos para analizar el conjunto de datos resultante y crear la imagen del avión que se muestra aquí.

Los resultados son impresionantes. Todos los resultados muestran que la cámara de un solo píxel puede obtener una imagen del objeto difuso cuando la cámara no puede mirar el objeto directamente, dicen Bin y compañía.

El avión es claramente visible en la imagen y el equipo dice que es posible realizar más mejoras, por ejemplo, optimizando el algoritmo y reduciendo el tamaño de los cuadrados en el patrón aleatorio de la luz proyectada. Cuando el tamaño de los patrones de motas se vuelve más pequeño, la resolución de la imagen se vuelve más alta, dicen Bin y compañía.

Una pregunta interesante es qué tan rápido es posible tomar 50,000 imágenes, ya que esto impone un límite importante en la forma en que la cámara puede captar imágenes de objetos en movimiento.

El equipo chino no sugiere aplicaciones potenciales para el dispositivo, pero no es difícil pensar en formas en que podría usarse. Las cámaras de un solo píxel son pequeñas, fáciles de fabricar y baratas de construir.

De una forma u otra, las cámaras de un solo píxel están preparadas para tener un impacto significativo en un futuro no muy lejano.

Ref: arxiv.org/abs/1612.07120 : Imágenes alrededor de las esquinas con detector de un solo píxel mediante imágenes fantasma computacionales

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