Sistema de visão enxerga através de nuvens e neblina

Usando hardware semelhante ao que permite que carros autônomos “vejam” o mundo ao seu redor, os pesquisadores desenvolveram um sistema que pode ver através de nuvens e neblina. Eles aprimoraram o sistema com um algoritmo que pode reconstruir cenas ocultas tridimensionais com base no movimento de partículas individuais de luz, ou fótons. Nos testes, o sistema reconstruiu com sucesso formas obscurecidas por uma espuma de 1" de espessura. Para o olho humano, é como ver através de paredes.

Essa técnica complementa outros sistemas de visão que podem ver através de barreiras em escala microscópica – para aplicações em medicina – porque é mais focada em situações de grande escala, como dirigir carros autônomos em neblina ou chuva forte e imagens de satélite da superfície da Terra e outros planetas através da atmosfera nebulosa.

Para ver através de ambientes que dispersam a luz, o sistema emparelha um laser com um detector de fótons supersensível que registra cada bit de luz do laser que o atinge. À medida que o laser varre uma obstrução como uma parede de espuma, um fóton ocasional conseguirá passar pela espuma, atingir os objetos escondidos atrás dela e passar de volta pela espuma para alcançar o detector. O software suportado por algoritmos usa esses poucos fótons – e informações sobre onde e quando eles atingem o detector – para reconstruir os objetos ocultos em 3D.

Este não é o primeiro sistema com a capacidade de revelar objetos ocultos através de ambientes de dispersão, mas contorna as limitações associadas a outras técnicas; por exemplo, alguns exigem conhecimento sobre a distância do objeto de interesse. Também é comum que esses sistemas usem apenas informações de fótons balísticos, que são fótons que viajam de e para o objeto oculto através do campo de dispersão, mas sem realmente se espalhar ao longo do caminho.

Para tornar seu algoritmo acessível às complexidades da dispersão, os pesquisadores tiveram que co-projetar de perto seu hardware e software, embora os componentes de hardware usados ​​sejam apenas um pouco mais avançados do que os encontrados atualmente 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.

Algum dia, um descendente deste sistema poderá ser enviado através do espaço para outros planetas e luas para ajudar a ver através de nuvens geladas até camadas e superfícies mais profundas. No curto prazo, os pesquisadores gostariam de experimentar diferentes ambientes de dispersão para simular outras circunstâncias em que essa tecnologia poderia ser útil.