Sistema de visión avanzado atraviesa nubes y niebla, revelando escenas 3D ocultas

Usando hardware similar al que permite a los coches autónomos "ver" el mundo alrededor de ellos, los investigadores han desarrollado un sistema que puede ver a través de nubes y niebla. Mejoraron el sistema con un algoritmo que puede reconstruir escenas tridimensionales ocultas basándose en el movimiento de partículas individuales de luz, o fotones. En pruebas, el sistema reconstruyó con éxito formas oscurecidas por espuma de 1 pulgada de espesor. Para el ojo humano, es como ver a través de paredes.

Esta técnica complementa otros sistemas de visión que pueden ver a través de barreras a escala microscópica — para aplicaciones en medicina — porque está más enfocado en situaciones a gran escala como navegar coches autónomos en niebla o lluvia intensa e imágenes satelitales de la superficie de la Tierra y otros planetas a través de atmósfera brumosa.

Para ver a través de entornos que dispersan la luz, el sistema empareja un láser con un detector de fotones super-sensible que registra cada bit de luz láser que lo golpea. A medida que el láser escanea una obstrucción como una pared de espuma, un fotón ocasional logrará pasar a través de la espuma, golpear los objetos ocultos detrás de ella, y pasar de vuelta a través de la espuma para llegar al detector. El software soportado por algoritmo entonces usa esos pocos fotones — e información sobre dónde y cuándo golpearon el detector — para reconstruir los objetos ocultos en 3D.

Este no es el primer sistema con la capacidad de revelar objetos ocultos a través de entornos dispersivos pero evade limitaciones asociadas con otras técnicas; por ejemplo, algunos requieren conocimiento sobre qué tan lejos está el objeto de interés. También es común que estos sistemas solo usen información de fotones balísticos, que son fotones que viajan hacia y desde el objeto oculto a través del campo dispersivo pero sin realmente dispersarse en el camino.

Para hacer su algoritmo amenable a las complejidades de la dispersión, los investigadores tuvieron que co-diseñar estrechamente su hardware y software, aunque los componentes de hardware que usaron son solo ligeramente más avanzados que lo que se encuentra actualmente en coches autónomos. Dependiendo del brillo de los objetos ocultos, el escaneo en sus pruebas tomó desde un minuto a una hora pero el algoritmo reconstruyó la escena oscurecida en tiempo real y pudo ejecutarse en una laptop.

Algún día, un descendiente de este sistema podría ser enviado al espacio a otros planetas y lunas para ayudar a ver a través de nubes heladas a capas y superficies más profundas. En el plazo más próximo, los investigadores querrían experimentar con diferentes entornos dispersivos para simular otras circunstancias donde esta tecnología podría ser útil.