Camera nhìn vòng qua góc khuất

Khả năng nhìn vòng qua góc khuất sẽ thật tuyệt – nhất là đối với cảnh sát đang săn đuổi tội phạm trong thành phố hoặc đối với người lái mô tô lái nhanh trên những con đường quê lộng gió. Mặc dù viễn cảnh như thế vẫn còn xa, nhưng các nhà nghiên cứu ở Mĩ vừa đi tới một cách nhìn vòng qua góc khuất sử dụng những xung laser cực nhanh. Kĩ thuật của họ tạo ra một ảnh 3D của cái nằm sau góc khuất bằng cách khảo sát ánh sáng phản xạ như thế nào từ các vật trong môi trường cục bộ.

Ảnh chụp bố trí thí nghiệm của đội MIT
 

Ảnh chụp bố trí thí nghiệm của đội MIT

Kĩ thuật được phát triển bởi Andreas Velten cùng các đồng sự tại Viện Công nghệ Massachusetts. Họ giấu một hình nhân cao chừng 20 cm khỏi tầm nhìn của camera bằng cách đặt nó phía sau một tường chắn mờ đục mà họ gọi là bít lỗ (xem hình). Một tường chắn thứ hai – gọi là tường khuếch tán – đặt vuông góc với bít lỗ và cách đầu bít lỗ một khoảng nhỏ. Ánh sáng truyền từ hình nhân, tán xạ khỏi tường khuếch tán và sau đó được camera thu lấy – nhưng vì ánh sáng bị tán xạ khuếch tán, nên ảnh của hình nhân không xuất hiện trên tường khuếch tán.

Trong thí nghiệm của họ, đội của Velten đặt một laser cực nhanh cạnh camera trước khi chiếu những xung 50 femto giây vào một bộ phân tách chùm tia. Một nửa xung tiếp tục đi tới máy dò quang và nửa kia tiếp tục đi tới tường khuếch tán, từ đó nó bị tán xạ và rọi sáng hình nhân. Một phần ánh sáng phản xạ từ hình nhân, tán xạ khỏi tường khuếch tán và tìm đường quay trở về camera.

Quãng đường ánh sáng truyền đi có thể tính ra từ sự chêch lệch thời gian giữa lúc xung đi tới máy dò quang và lúc ánh sáng đi tới camera. Thật vậy, dụng cụ trên là một thiết bị chuyên dụng gọi là camera sọc, nó ghi được thời gian tới của ánh sáng đến độ chính xác 2 ps, đó là thời gian để ánh sáng truyền đi khoảng 0,6 mm. Camera trên còn ghi được cường độ của ánh sáng là một hàm của vị trí theo một hướng nhất định.

 

Ảnh 2D của hình nhân do hệ thống MIT chụp lại

Ảnh 2D của hình nhân do hệ thống MIT chụp lại

Để dựng nên ảnh 3D của hình nhân, vị trí tại đó xung laser lần đầu tiên chạm tới tường khuếch tán được thay đổi một cách có hệ thống và 60 ảnh là cần thiết, mỗi ảnh ở một vị trí khác nhau. Cuối cùng, người ta dùng một thuật toán máy tính để xây dựng lại hình ảnh, nó có thể là ảnh 2D hoặc cùng với thông tin chiều sâu để mang lại ảnh 3D. Theo Velten, các thuật toán này có thể dễ dàng triển khai trên một máy vi tính cá nhân.

Do camera chỉ thu ánh sáng trên những khoảng thời gian 2 ps, nên mọi tín hiệu nền nhiễu từ ánh sáng tản lạc là nhỏ và Velten tin rằng có thể sử dụng kĩ thuật này ngay cả trong ánh sáng ban ngày mạnh.

Một ứng dụng có khả năng của công nghệ trên là phép nội soi, trong đó một camera nhỏ xíu được đưa vào trong cơ thể. Việc nhìn vòng qua những góc khuất có thể hữu ích trong việc khảo sát những cơ quan như phổi hoặc tim, nơi có những cấu trúc dạng góc khuất. Những yd khác bao gồm việc định vị những người sống sót trong một tình huống khẩn cấp và tránh va quẹt xe ở những góc đường khó quan sát.

Trong khi hệ thống sử dụng hiện nay còn kềnh càng, nhưng theo Velten, những cải tiến đang diễn ra trong công nghệ laser bán dẫn và camera sẽ sớm mang đến những hệ thống nhỏ gọn có thể triển khai ở lính chữa cháy và lĩnh vực quân sự.

Nghiên cứu công bố trên tạp chí Nature Communications.

Alpha Physics – thuvienvatly.com
Nguồn: physicsworld.com

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Extension Thuvienvatly.com cho Chrome

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


Photon là gì?
25/07/2021
Là hạt sơ cấp của ánh sáng, photon vừa bình dị vừa mang đầy những bất ngờ. Cái các nhà vật lí gọi là photon, thì những
Lược sử âm thanh
28/02/2021
Sóng âm: 13,7 tỉ năm trước Âm thanh có nguồn gốc từ rất xa xưa, chẳng bao lâu sau Vụ Nổ Lớn tĩnh lặng đến chán ngắt.
Đồng hồ nước Ktesibios
03/01/2021
Khoảng năm 250 tCN. “Đồng hồ nước Ktesibios quan trọng vì nó đã làm thay đổi mãi mãi sự hiểu biết của chúng ta về một
Tic-tac-toe
05/12/2020
Khoảng 1300 tCN   Các nhà khảo cổ có thể truy nguyên nguồn gốc của “trò chơi ba điểm một hàng” đến khoảng năm 1300
Sao neutron to bao nhiêu?
18/09/2020
Các nhà thiên văn vật lí đang kết hợp nhiều phương pháp để làm hé lộ các bí mật của một số vật thể lạ lùng nhất
Giải chi tiết mã đề 219 môn Vật Lý đề thi TN THPT 2020 (đợt 2)
04/09/2020
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 96)
04/09/2020
Khám phá Hải Vương tinh 1846 John Couch Adams (1819–1892), Urbain Jean Joseph Le Verrier (1811–1877), Johann Gottfried Galle (1812–1910) “Bài
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 95)
04/09/2020
Các định luật Kirchhoff về mạch điện 1845 Gustav Robert Kirchhoff (1824–1887) Khi vợ của Gustav Kirchhoff, Clara, qua đời, nhà vật

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com