Sistema Avançado de Visão Atravessa Nuvens e Neblina, Revelando Cenas 3D Ocultas

Usando hardware semelhante ao que permite carros autônomos "verem" o mundo ao seu redor, pesquisadores desenvolveram um sistema que pode ver através de nuvens e neblina. Eles aprimoraram o sistema com um algoritmo que pode reconstruir cenas tridimensionais ocultas baseadas no movimento de partículas individuais de luz, ou fótons. Em testes, o sistema reconstruiu com sucesso formas obscurecidas por espuma de 2,5 cm de espessura. Para o olho humano, é como ver através de paredes.

Esta técnica complementa outros sistemas de visão que podem ver através de barreiras na escala microscópica — para aplicações em medicina — porque é mais focada em situações de grande escala como navegar carros autônomos em neblina ou chuva forte e imagem de satélite da superfície da Terra e outros planetas através de atmosfera nebulosa.

Para ver através de ambientes que espalham luz, o sistema emparelha um laser com um detector de fótons super-sensível que registra cada pedaço de luz laser que o atinge. À medida que o laser escaneia uma obstrução como uma parede de espuma, um fóton ocasional consegue passar pela espuma, atingir os objetos escondidos atrás dela, e passar de volta pela espuma para alcançar o detector. O software suportado por algoritmo então usa aqueles poucos fótons — e informação sobre onde e quando atingiram o detector — para reconstruir os objetos ocultos em 3D.

Este não é o primeiro sistema com capacidade de revelar objetos ocultos através de ambientes de espalhamento, mas contorna limitações associadas a outras técnicas; por exemplo, algumas requerem conhecimento sobre quão longe está o objeto de interesse. Também é comum que esses sistemas usem apenas informação de fótons balísticos, que são fótons que viajam para e do objeto oculto através do campo de espalhamento mas sem realmente espalhar pelo caminho.

Para tornar seu algoritmo amigável às complexidades do espalhamento, os pesquisadores tiveram que co-projetar de perto seu hardware e software, embora os componentes de hardware que usaram sejam apenas ligeiramente mais avançados do que o atualmente encontrado em carros autônomos. Dependendo do brilho dos objetos ocultos, a varredura em seus testes levou de um minuto a uma hora, mas o algoritmo reconstruiu a cena obscurecida em tempo real e pode ser executado em um laptop.

Um dia, um descendente deste sistema poderia ser enviado pelo espaço a outros planetas e luas para ajudar a ver através de nuvens geladas para camadas e superfícies mais profundas. No termo mais próximo, os pesquisadores gostariam de experimentar com diferentes ambientes de espalhamento para simular outras circunstâncias onde esta tecnologia poderia ser útil.