Alla Heriot-Watt University di Edimburgo è stato testato con successo un dispositivo che permette di vedere dietro gli angoli
Una nuova prospettiva
Avete sempre desiderato avere una vista fuori dal comune come Superman? Per i superpoteri dovrete aspettare ancora un po’ ma potrete sempre accontentarvi di usare il dispositivo sviluppato dalla Heriot-Watt University di Edimburgo. Non riuscirete a vedere attraverso i muri come con una vista a raggi X ma riuscirete comunque in qualcosa fino ad ora ritenuto impensabile.
Grazie ai ricercatori dell’Università di Edimburgo infatti è possibile vedere con una telecamera dietro un angolo. Per raggiungere questo risultato però non è stato necessario servirsi di magie o poteri soprannaturali. Il sistema sviluppato dal gruppo di ricerca Extreme Light, descritto su Nature Photonics, è infatti costituito da un laser e da un dispositivo ultra veloce per l’acquisizione delle immagini chiamato SPAD (single-photon avalanche diode). Quando il laser viene puntato verso il pavimento, poco oltre il bordo dell’angolo in questione, il suo fascio luminoso viene riflesso in ogni direzione e nel farlo va a colpire l’oggetto posizionato dietro l’angolo. La luce riflessa genera l’equivalente luminoso di un eco che, rientrando nel campo visivo della telecamera, viene captato consentendo la registrazione della posizione di ogni singolo fotone.
Come spiega Genevieve Gariepy, coautrice dello studio, « misurando il tempo di ritorno del segnale sappiamo anche quanto è lontano l’oggetto ».
Un meccanismo tanto semplice quanto geniale che non avrebbe però mai conosciuto la ribalta del successo se non avesse potuto appoggiarsi su una tecnologia di altissimo livello.
Una telecamera “super”
Se bastasse settare opportunamente un puntatore laser e una telecamera qualsiasi per vedere cosa succede dietro l’angolo di un muro chiunque sarebbe stato in grado di farlo già da anni. Ciò che rende possibile l’impossibile è proprio la natura straordinaria della strumentazione usata. Tramite i suoi sensori infatti il dispositivo SPAD riesce a rilevare la posizione di ogni singolo fotone lavorando ad una velocità di 20 miliardi di frame al secondo. E’ proprio la velocità il punto di forza di questo prototipo rispetto ai suoi predecessori. Come afferma il Professor Daniele Faccio, coordinatore del progetto «la capacità di individuare la forma 3D di un oggetto fermo è stata già dimostrata in passato ma i tempi richiesti per l’acquisizione dei dati con i metodi tradizionali erano tali da rendere una vera sfida farlo in tempo reale». L’idea di servirsi di un laser per vedere dietro un angolo è stata infatti proposta qualche anno fa dal Professor Ramesh Raskar del MIT di
Come mostrato nel video di presentazione di questo esperimento questo ostacolo all’apparenza insormontabile alla fine è stato superato con il SPAD permettendo di seguire praticamente in real-time nel suo moto un modellino radiocomandato. «Possiamo ora seguire il moto degli oggetti in real time e stiamo tuttora facendo scoperte su come la luce identifichi i singoli oggetti e possa riprodurli con notevole accuratezza», spiega l’italiano.
Non appena l’impulso si allontana dal laser infatti viene avviato un timer per ogni pixel che si ferma quando il fotone ritorna. Dal momento che la luce si diffonde in maniera diversa da ogni oggetto questo rappresenta un “marchio” che permette di capire di che cosa si tratta.
I ricercatori di Extreme Light però non hanno ancora finito di stupire. «Abbiamo già aumentato la distanza dalla quale il sistema lavora, che è di diversi metri» racconta il Professor Faccio «e ora ci stiamo focalizzando su come ottenere una ricostruzione 3D dell’oggetto catturato dalla telecamera».
Applicazioni pratiche
Quali usi potrebbe avere nella vita di tutti i giorni una telecamera con queste potenzialità?
Per rispondere a questa domanda basta calarsi nella vita di tutti i giorni e immaginarsi al volante della propria automobile. Quante volte vi è capitato di dover avanzare pericolosamente con il vostro veicolo in un incrocio senza riuscire a vedere gli altri mezzi che si avvicinavano? Un problema piuttosto comune che non è sfuggito alle case automobilistiche. Non mancano infatti le possibili soluzioni e una è stata proposta dalla Ford pochi mesi fa. Si tratta di una telecamera montata sulla parte anteriore del velivolo che, grazie ad una vista a 180 gradi, è in grado di riproporre sullo schermo di bordo quel che vede. La soluzione di certo è interessante ma richiede lo stesso un inserimento “al buio” dell’auto, seppur in misura decisamente inferiore rispetto allo stato attuale. La telecamera della Heriot-Watt permetterebbe di ottenere le stesse informazioni ancor prima di arrivare all’incrocio, fornendo al conducente informazioni tempestivamente e prevenendo situazioni di pericolo.
In aggiunta a questo, oltre all’ovvia applicazione nella videosorveglianza, si parla anche di supporto ad operazioni di salvataggio in zone pericolose con scarsa visibilità e di una nuova frontiera nell’imaging medico che porterebbe ad un nuovo tipo di endoscopia.
Lo studio di Extreme Light e dei suoi ricercatori ha sicuramente aperto nuovi orizzonti in molteplici settori, non resta che “vedere” dove porteranno.
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