Forskere fanger objekt i bevægelse med spøgelsesbilleddannelse

Forskere har udviklet en måde at fange objekter i bevægelse med den ukonventionelle billeddannelsesmetode kendt som spøgelsesbilleddannelse. Den nye metode kunne gøre billeddannelsesteknikken praktisk til nye applikationer såsom biomedicinsk billeddannelse, sikkerhedskontrol og videokomprimering og lagring.

Ghost -billeddannelse har en lang række fordele, hvoraf den ene er, at den giver mulighed for at danne et billede ved at belyse objektet med lavere lysniveauer end traditionelle billeddannelsesmetoder. Imidlertid, spøgelsesbilleddannelse har været begrænset til stationære objekter, fordi det tager lang tid at projicere sekvensen af ​​lysmønstre på det objekt, der er nødvendigt for at rekonstruere et billede. Dette får billeder af et objekt i bevægelse til at fremstå uskarpe.

I tidsskriftet The Optical Society (OSA) Optik bogstaver , forskere fra National University of Defense Technology i Kina beskriver, hvordan de var i stand til at kombinere oplysninger i de slørede billeder med detaljer om objektets placering for at skabe billeder af høj kvalitet af bevægelige objekter med spøgelsesbilleddannelse.

"Vores arbejde viser, at slørede billeder indeholder nyttige oplysninger, "sagde forskningsteamleder Wei-Tao Liu." Med yderligere forbedringer, denne tilgang kunne gøre spøgelsesbilleddannelse nyttig til applikationer såsom biomedicinsk billeddannelse af mennesker. Hvis det bruges sammen med røntgenstråler, for eksempel, det kan hjælpe med at reducere den strålingsdosis, der er nødvendig til billeddannelse. "

Oprettelse af et klart billede

Spøgelsesbilledteknikken danner et billede ved at korrelere en stråle, der interagerer med objektet og en referencestråle, der ikke gør det. Individuelt, bjælkerne bærer ikke nogen meningsfuld information om objektet. Billedteknikken fungerer med synligt lys, røntgenstråler og andre dele af det elektromagnetiske spektrum og når de strukturerede lysstråler genereres beregningsmæssigt med rumlige lysmodulatorer, kan udføres med en billig enkeltpikseldetektor i stedet for et kompleks, dyrt kamera.

For at anvende spøgelsesbilleddannelse på objekter i bevægelse, den nye metode bruger et lille antal lysmønstre til at fange objektets position og bane. Forskerne udviklede en algoritme til krydskorrelation af denne positionsinformation med slørede billeder taget på forskellige positioner, tillader gradvist at skabe et klart billede.

"Denne tilgang lemper kravet om hurtig billeddannelse, og fordi algoritmen er lineær, det kræver ikke en stor mængde computerkraft, "forklarede Liu." Metoden kan udføres med et typisk spøgelsesbilleddannelsessystem uden yderligere enheder og gør det muligt at rekonstruere billedet rettidigt. "

Standardopsætning indsamler nye oplysninger

Forskerne demonstrerede deres nye metode ved hjælp af et typisk spøgelsesbilleddannelsessystem, hvor et tilfældigt lysfelt genereret af en roterende diffusor blev opdelt i to stråler. En stråle blev optaget af et CCD -kamera, mens den anden belyste et objekt i bevægelse, forskerne skabte ved hjælp af en digital mikromirror -enhed. Lyset fra objektet i bevægelse blev opsamlet af en detektor med en pixel.

"Vi demonstrerede, at vores metode fangede billedets bane og dannede et billede af høj kvalitet, "sagde Liu." Med de samme forsøgsbetingelser, traditionelle spøgelsesbilleder ville have mistet det meste af objektinformationen på grund af sløring fra bevægelse. "