ابداع روشی تازه برای تشخیص اجسام با استفاده از بازتاب تصویر آنها روی سطوح مختلف

چطور می شود حضور کسی را پشت پیچ راهرویی تشخیص داد؟ شاید پیشرفته ترین روشی که به ذهنمان می رسد استفاده از اشعه ایکس است. البته می توان کمی سنتی تر عمل کرد و به جای آن از یک آینه بهره برد.

گروهی از محققین برای شرایطی که هیچکدام از این گزینه ها در دسترس نباشند، راهکار بسیار جالبی ابداع کرده اند؛ روشی کاملاً مبتکرانه و بسیار پیشرفته که می تواند با استفاده از برخی تکنیک های تصویربرداری و الگوریتم های پیچیده، کف راهرو را به یک آینه مجازی تبدیل کند تا بتوانیم موقعیت جسم قرارگرفته در پشت دیوار را تعیین و حرکاتش را ثبت نماییم.

در ادامه مطلب دیجیاتو را همراهی کنید.

یک سطح صاف و صیقلی به دلیل بازتابش منظم نور تابیده شده از طرف اشیا، به خوبی می تواند تصویر آنها را به چشم ما برساند؛ مثل یک آینه یا سطح صاف ظروف فلزی و یا حتی سطح بدون موج آب. در عوض سطحی ناهموار دسته های نور رسیده را در زوایای نامنظمی به جهات مختلف بازتاب می دهد، که باعث می شود تشخیص تصویر منعکس شده از آن ممکن نباشد.

اما گروهی از محققان دانشگاه Heriot-Watt و دانشگاه ادینبرو روشی را ارائه کرده اند که بر اساس آن می شود حتی بازتاب های پراکنده از سطوح ناهموار را هم به تصویری قابل درک تبدیل کرد. آنها با انتشار مقاله ای در Nature Photonics شیوه ی کار خود را به تفصیل بیان کردند.

اساس کار این متد بر پایه یک لیزر با توانایی دامنه یابی (range-finding technology) بنا شده است. چنین لیزری می تواند با اندازه گیری زمان رفت و برگشت پالس های نوری فاصله تا اجسام را با دقت بالا بسنجد.

از لحاظ تئوری شیوه موقعیت یابی جسم قرارگرفته در پشت دیوار راهرو بسیار ساده است. یک پالس نوری از طرف لیزر به کف مسیر گسیل می شود. نور در برخورد با سطح ناهموار کف در همه جهت منعکس خواهد شد. یکی از این انعکاس ها بدون شک به جسم پشت دیوار برخورد کرده و دوباره بازتابیده می شود. حال دوربین می تواند بازتابش نور منعکس شده از جسم را بر روی سطح راهرو تشخیص داده و با محاسبه زمان رفت و برگشت ها موقعیت آن را تخمین بزند.

اما در عمل چنین اندازه گیری هایی بسیار دشوار خواهد بود، چرا که اولاً محاسبه زمان در این روش باید با دقتی در حدود 500 نانو ثانیه به انجام برسد، و ثانیاً شدت بازتابش های رسیده از جسم بسیار ضعیف و ثبت آنها بی نهایت دشوار است. بنابراین به تجهیزات بسیار حساس و پیشرفته ای نیاز است.

چالش های متد ارائه شده به اینجا ختم نمی شود، یکی از مراحل دشوار در این روش جدایش و تشخیص بازتاب های رسیده از جسم مورد نظر از میان بازتاب های تمام اجسام اطراف است. کلید حل این مشکل در این واقعیت نهفته که جسم پنهان در پشت دیوار متحرک است، در حالی که باقی اجسام موجود در محیط در جای خود ثابت می مانند.

نمونه اولیه این سیستم تصویربرداری قادر است موقعیت اجسام را با دقت یک الی دو سانتیمتر مشخص کند، و همچنین با پایش ثانیه به ثانیه این تصاویر سرعت حرکت آن را هم مشخص نماید. در حال حاضر این نمونه آزمایشی می تواند موقعیت جسمی را حداکثر به فاصله 60 سانتی متر مانده به محل آینه مجازی کف راهرو تشخیص دهد، اما محققین طرح برد هدف آن را 10 متر اعلام کرده و معتقدند این سیستم می بایست بتواند علاوه بر توانایی تشخیص موقعیت، تصویر واضحی هم از جسم هدف ارائه دهد.

باید دید چه موقع این تکنولوژی به مرحله تجاری سازی و عرضه عمومی خواهد رسید، اما از همین حالا می تواند به کاربرد های جذاب آن اندیشید. همچون تشخیص دشمن پنهان شده در پشت یک دیوار در نبردهای شهری، یا جلوگیری از تصادف خوردوها در محل تقاطع ها و بسیاری کاربردهای دیگر.