Nieuwsbrief

Blijf wekelijks op de hoogte van het beste uit De Kennis van Nu en het laatste nieuws!

MELD JE AAN
Laser

Dit is er eentje voor het James Bond archief. Een combinatie van een pulserende laser en een speciale camera levert een manier op om vanaf een afstandje om een hoek te kijken.

Of deze techniek in de nieuwe James Bond film (Skyfall) te zien zal zijn betwijfel ik, maar 007-waardig is het zeker. Onderzoekers van MIT bedachten een nieuwe manier om een hoek om te kijken met een pulserende laser en een camera. Vorig jaar ontwikkelde MIT een systeem dat met een speciale camera een biljoen (duizend miljard) opnames per seconde kan maken, snel genoeg voor ongelooflijke slow-motion. De uitvinders experimenteerden vrolijk door met vergelijkbare systemen, en dit onderzoek is daar een resultaat van. In Nature Communications is te lezen wat ze precies gedaan hebben.

Snel

De onderzoekers gebruikten een camera die een half biljoen beeldjes per seconde schiet, één beeldje per twee picoseconden dus. Dat is precies de tijd die een lichtdeeltje nodig heeft om 0.6 millimeter af te leggen. Naast de camera staat een laser die lichtdeeltjes in korte pulsen afvuurt. Om de hoek plaatsten de onderzoekers een object, in dit geval een pop, onzichtbaar voor de camera.

Wanneer de laserpuls de muur raakt, weerkaatst het licht en worden lichtdeeltjes verspreid. Deze deeltjes ketsen vervolgens weer af op het object dat om de hoek staat. Een aantal van deze lichtdeeltjes komt na hun derde stuiter via de muur weer terecht bij de camera. Door dit steeds te herhalen komt er steeds meer licht, en daarmee informatie, binnen.

De informatie die binnenkomt bij de camera wordt geanalyseerd om te bepalen wat er precies om de hoek staat. Natuurlijk kan de camera niet zien welke lichtdeeltjes van welk punt op het object om de hoek komen. Dit bemoeilijkt het proces, maar door de laserpuls van 60 verschillende posities te laten komen kunnen de contouren van het object bepaald worden. Een slim algoritme kan aan de felheid van het licht zien welk gedeelte heen en weer gereisd is tussen het verborgen object om de hoek.

3D

De snelheid van de camera maakt het mogelijk om de tijd op te meten die het licht van de laser nodig heeft om de camera te bereiken. Het object kan daardoor in 3D weergegeven worden. De afstand wordt namelijk berekend aan de hand van de tijd. Snellere deeltjes wijzen op een object dat dichterbij is, langzamere op een iets grotere afstand. Er kan op deze manier dus diepte 'gezien' worden.

De onderzoekers menen dat de techniek goed te gebruiken is bij ongelukken en moeilijk te begane plaatsen, bijvoorbeeld binnenin apparaten, of plekken met zoveel chemische of radioactieve besmetting dat camera’s kapot gaan of vernietigd moeten worden als ze hun taak hebben volbracht. 100 procent perfectie hoef je niet te verwachten, daarvoor vinden te weinig lichtdeeltjes hun weg terug naar de camera. De techniek zal voorlopig ook nog niet in een klokje ingebouwd kunnen worden voor geheim agenten. De camera is namelijk behoorlijk groot, zoals op de video te zien is.

Bron:

Ramesh Raskar e.a., Recovering three-dimensional shape around a corner using ultrafast time-of-flight imaging. In: Nature Communications