211service.com
Jak robić zdjęcia przez nieprzezroczyste przedmioty
To marzenie zarówno straszydeł, jak i nastolatków: jak fotografować przez nieprzezroczyste przedmioty.
To zawsze było niemożliwe, ponieważ światło jest tak mocno rozpraszane, gdy przechodzi przez nieprzejrzyste medium, że nie można zrekonstruować oryginalnego obrazu. A przynajmniej tak myśleliśmy.
Dzisiaj Sebastian Popoff i koledzy z Instytutu Langevina w Paryżu pokazują, jak można to zrobić za pomocą matematycznych sztuczek.
Wyślij wiązkę laserową przez nieprzezroczysty ośrodek, a wszystko, co otrzymasz po drugiej stronie, to plamka: wiązka została zmieszana w pozornie przypadkowy sposób, ponieważ odbija się i ingeruje w materiał.
Popoff i wsp. zwracają jednak uwagę, że niezależnie od tego, jak złożony jest ten proces, wielokrotne rozpraszanie jest ostatecznie deterministyczne. Żadne informacje nie są tracone, gdy światło jest rozpraszane. Oznacza to, że powinno być możliwe wydobycie informacji, pozostaje tylko pytanie jak. Podejście Popoffa i kumpli polega na myśleniu o cętkowanym wzorze jako obrazie, który został przesłany przez dużą liczbę skomplikowanych kanałów optycznych. Rekonstrukcja obrazu, a następnie przetworzenie go w sposób odwracający działanie tych kanałów.
Ale jak znaleźć takiego operatora, macierz transmisyjną, jak to nazywają Popoff i co?
Proste, mówią. Wystarczy przesłać kilka znanych frontów falowych przez materiał i zarejestrować, jak są zniekształcone. Macierz transmisyjna może być następnie wywnioskowana z różnicy między rzutowanym i nadawanym frontem falowym. Mówią, że ten proces zajmuje tylko kilka minut.
I właśnie to zrobili, używając przestrzennego modulatora światła, aby stworzyć odpowiednie fronty falowe i obrazy, aby przejść przez nieprzezroczystą warstwę tlenku cynku na szkiełku mikroskopowym.
Warstwa tlenku cynku zamienia każdy obraz w pozornie przypadkową plamkę. Popoff i co następnie odtwarzają oryginał za pomocą macierzy transmisji (a właściwie jej odwrotności).
Jest jeszcze jedna dodatkowa złożoność: hałas. Okazuje się, że szum znacząco zmienia matrycę transmisyjną, więc nawet niewielkie ilości rujnują proces rekonstrukcji.
Aby obejść ten problem, Popoff i co oświetlają obrazowany obiekt kilkoma różnymi frontami falowymi i mierzą macierz transmisji dla każdego z nich. Jest to równoważne wysyłaniu światła przez kilka różnych kanałów rozpraszających i działa jak rodzaj procesu uśredniania, który niweluje efekt szumu.
To ciekawa praca inspirowana technikami, które są obecne w akustyce od jakiegoś czasu. Jednym z członków zespołu jest Mathias Fink, który w latach 90. wynalazł lustra akustyczne z odwróconym czasem.
Teraz pytanie brzmi, do czego używać tego urządzenia. Ma pewne ograniczenia, z których najbardziej oczywistym jest to, że przynajmniej trochę światła musi przejść przez materiał, aby technika zadziałała. Wszystko, co całkowicie pochłania światło, nadal będzie nieprzezroczyste, więc nastolatki, które mają nadzieję zajrzeć do sypialni, będą rozczarowane. Materiał musi być również liniowy, wykluczając pewne klasy raczej dziwnych materiałów.
Poza tym wszystko idzie. I oczywiście powinno działać zarówno w przypadku obrazów odbitych, jak i przesyłanych. Może więc zamienić zwykłą ścianę w idealne lustro. Oszronione okna mogą już nigdy nie być prywatne.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1005.0532 : Transmisja obrazu przez nieprzezroczysty materiał