Ученые разработали нейронную камеру способную «видеть» сквозь преграды

Технология, получившая название NeuWS, позволяет создавать четкие снимки в сложных условиях. Для нее не станут помехой туман, вода или мутные стекла.

Ученые разработали нейронную камеру способную «видеть» сквозь преграды

Инженеры из Университета Райса и Университета Мэриленда представили новую технологию съемки, которая имеет потенциал использования в создании камер, способных видеть сквозь различные среды, такие как туман, дым, сильный дождь, мутная вода, а также прозрачные объекты, которые рассеивают свет и могут скрывать объекты из поля зрения.

Эта технология, названная NeuWS (сокращение от "формирования нейронного волнового фронта"), была разработана совместно лабораторией Вирарагавана и исследовательской группой Кристофера Мецлера из Университета Мэриленда. Основной концепцией NeuWS является использование свойств световых волн, которые можно описать двумя ключевыми характеристиками: интенсивностью света в данном местоположении и его фазой, представляющей состояние колебаний световой волны. Фаза является ключевой для борьбы с рассеиванием света, но непосредственное измерение фазы при высоких оптических частотах оказывается затруднительным.

Вместо этого NeuWS измеряет входящий свет в виде "волновых фронтов", которые представляют собой совокупные данные о фазе и интенсивности света. Затем с помощью внутренней обработки NeuWS расшифровывает фазовую информацию из сотен измерений волнового фронта в секунду.

Ученые разработали нейронную камеру способную

Источник: Veeraraghavan Lab/Rice University.

Слева показано эталонное изображение, в центре — снимок обычной камерой через кусок луковой шелухи толщиной примерно 80 микрон, а справа изображение NeuWS. Крупные планы каждого ряда показаны для сравнения слева.

Современные устройства для модуляции света способны выполнять сотни таких измерений в минуту. Исследователи продемонстрировали, что NeuWS совместно с таким устройством может захватывать видео движущихся объектов, даже если они находятся за средами, которые рассеивают свет, такими как дым, мутные жидкости и другие. Хайюнь Го из Университета Райса, один из ведущих исследователей и доктор философии студент в группе исследования Вирарагавана, сказал:

Это первый шаг, подтверждающий, что данная технология способна корректировать рассеивание света в реальном времени.

В одном из экспериментов использовалось стекло с изображением совы или черепахи, которое вращалось и снималось на верхней камере. Между камерой и стеклом был размещен светорассеивающий материал, и NeuWS успешно скорректировала рассеивание света, позволяя получить четкое видео вращающихся фигур. Эксперименты также проводились с другими рассеивающими средами, включая луковую кожуру, стекла с лаком для ногтей, кусочки ткани и светорассеивающие пленки, и в каждом случае NeuWS продемонстрировала свою способность корректировать рассеивание света и создавать четкое видео.

NeuWS быстро модулирует свет на основе входящих волновых фронтов, создавая несколько немного измененных фазовых измерений. Эти измененные фазы затем передаются нейронной сети с 16 000 параметрами, которая быстро вычисляет необходимые корреляции для восстановления исходной информации о фазе волнового фронта.

Нейронные сети позволяют нам работать быстрее и создавать алгоритмы, требующие меньшего количества измерений.

Эта технология открывает новые возможности для создания камер, способных преодолевать рассеивание света и видеть в сложных условиях, что может иметь широкий спектр применений, включая медицинские и научные исследования, техническое зрение для роботов и другие области.

Читайте также

Ученые России и Китая создают «прививку» для растений, заменяющую тонны химикатов

Ученые России и Китая создают «прививку» для растений, заменяющую тонны химикатов

Гибридный ИК-сенсор работает как тепловизор и фотоприемник одновременно

Гибридный ИК-сенсор работает как тепловизор и фотоприемник одновременно

Китайский исследователь с помощью ChatGPT решил математическую задачу, над которой бились более 20 лет

Китайский исследователь с помощью ChatGPT решил математическую задачу, над которой бились более 20 лет

Мужчина спрятал инструкции для ИИ в судебных документах и получил запрет на электронную подачу

Мужчина спрятал инструкции для ИИ в судебных документах и получил запрет на электронную подачу

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

США и Япония хотят добывать редкоземельные металлы на глубине 6 км

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

Как РЛС Вадима Мацкевича решила исход Корейской войны

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

Физики МФТИ оценили вероятность квантового распада Вселенной

Физики МФТИ оценили вероятность квантового распада Вселенной

Интенсивный спорт подавляет иммунитет через гормоны стресса и воспаление

Интенсивный спорт подавляет иммунитет через гормоны стресса и воспаление

Ученые раскрыли, почему диабетикам и гипертоникам так сложно соблюдать диету

Ученые раскрыли, почему диабетикам и гипертоникам так сложно соблюдать диету

Падение ступени Falcon 9 на Луну подняло вопрос о космическом мусоре

Падение ступени Falcon 9 на Луну подняло вопрос о космическом мусоре