CÓMO VER LO OCULTO

Como si fuera una historieta trasladada a la vida real, un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford, (www.stanford.edu), en California (EEUU) han desarrollado una especie de visión de rayos X similar a la de ‘Superman’, solo que menos potente que la del hombre de acero y ¡sin rayos X!.

Los científicos todavía están lejos de emular por completo prodigiosa capacidad del superhéroe de ficción llegado a la Tierra desde el planeta Krypton, pero la tecnología que han desarrollado ha puesto a su alcance la posibilidad de ver objetos a través de las nubes, la niebla y otras obstrucciones visuales.

De hecho, con esta tecnología han reconstruido con éxito algunas formas oscurecidas por una espuma sintética de 1 pulgada (2,5 centímetros) de espesor, lo que para el ojo humano, equivaldría a ver a través de paredes, … ¡como Superman!.

Para lograrlo los investigadores han utilizado un nuevo algoritmo que se ejecuta automáticamente por medio de un programa informático y que posibilita reconstruir escenas tridimensionales ocultas basándose en los movimientos de partículas individuales de luz o fotones, mejoraron un sistema previo, denominado ‘tomografía confocal difusa’ (CDT, en inglés).

«También han trabajado con equipos similares a los que permite a los automóviles autónomos «ver» el mundo que los rodea, aunque solo un poco más avanzados», informa a Efe, Taylor Kubota, comunicadora de Stanford.

Con esta técnica han logrado reconstruir en imágenes tridimensionales, la forma y la posición de distintos objetos ocultos detrás difusores gruesos (materiales que dispersan la luz, atenuándola o haciéndola más difusa) haciéndolos visibles, desde letras y figuras humanas a grupos de conos de tráfico.

Los objetos capturados pueden observarse en una pantalla informática, perfilados en distintas tonalidades de amarillo, marrón y rojo, y situados dentro de un cubo negro, cuya posición puede rotarse haciendo perceptibles el volumen y la posición de los objetos en la escena captada por la tecnología CDT.

«Las aplicaciones prácticas de esta tecnología incluyen la conducción autónoma de vehículos, las visión robótica, las actividades de búsqueda y rescate y las imágenes de diagnóstico médico», explica a Efe Gordon Wetzstein, profesor asistente de Ingeniería Eléctrica en Stanford y autor principal del artículo, publicado en ‘Nature Communications’.

Esta técnica está enfocada a facilitar la conducción robotizada de coches, capaces de percibir el medio que les rodea, o navegar en la niebla o bajo una lluvia intensa, además depermitir la captura de imágenes satelitales de la superficie de la Tierra y otros planetas a través de una atmósfera brumosa, de acuerdo a este científico. «Algún día, un ‘descendiente’ de este sistema podría ser enviado a través del espacio a otros planetas y lunas para ayudar a ver las superficies y capas más profundas de esos cuerpos celestes a través de las nubes heladas que los ocultan», avizora Wetzstein.

«Muchas técnicas permiten que las imágenes se vean un poco mejor, un poco menos ‘ruidosas’, pero esto es algo con lo cual, realmente, hacemos visible lo invisible, algo que empuja la frontera de lo que puede ser posible mediante cualquier tipo de sistema de detección. Es como una visión sobrehumana», apunta.

«Este método puede complementar otros sistemas de visión artificial que pueden ver a través de barreras a escala microscópica, para aplicaciones en medicina», según Wetzstein.

Para poder ver a través de entornos difusores (materiales que dispersan la luz en todas las direcciones), este sistema combina el uso de un láser pulsado ultrarrápido con un detector de fotones supersensible que registra cada «pedacito» (bit) de luz láser que lo golpea, según Stanford.

El láser escanea (enviando pulsos de luz y haciendo un barrido) una obstrucción detrás de la cual se oculta un objeto (por ejemplo una pared de espuma), y a medida que efectúa este escaneo, un fotón ocasional logra atravesar dicha espuma, golpear el objeto que hay detrás y vuelve a atravesar la espuma en un viaje de ida y vuelta, para finalmente impactar sobre el detector de fotones.

El programa informático compatible con el nuevo algoritmo utiliza esos pocos fotones de ida y vuelta captados, y la información sobre en qué punto y momento golpean 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 dispersores de la luz, como las técnicas de imagen ópticas basadas en el LIDAR, un dispositivo que permite determinar la distancia que hay entre el dispositivo y un objeto o una superficie utilizando un pulso de luz láser.

Pero estas herramientas convencionales utilizadas en la detección a distancia (teledetección) presentan límites en la capacidad de obtener imágenes, debido a la presencia obstructiva de entornos difusores como la niebla, la lluvia, el polvo o la atmósfera, según la universidad.

«Algunos de estos sistemas solo operan a escalas microscópicas (no apreciable a simple vista), requieren conocer ‘a priori’ qué tan lejos está el objeto del que se quieren obtener imágenes en 3D, o solo usan la información de los llamados ‘fotones balísticos’, partículas de luz que viajan hacia y desde el objeto oculto a través del campo de dispersión, pero sin realmente dispersarse en el camino», apunta.

«Todas estas limitaciones se evitan con esta nueva técnica, que además puede operar con objetos o superficies a escala macroscópica (visibles a simple vista) y donde hay muy pocos ‘fotones balísticos’», añade.

Este método ha sido desarrollo por el profesor Wetzstein, con la colaboración de David Lindell, estudiante de posgrado en Ingeniería Eléctrica, y coautor principal de la investigación.

«Durante los ensayos, el escaneo de los objetos ocultos requirió entre un minuto y una hora, dependiendo de su brillo, pero con la información generada mediante el escaneo, el algoritmo reconstruyó la escena oculta al instante, siendo ejecutado en una computadora portátil», explica Lindell.

«No podíamos ver a través de la espuma con nuestros propios ojos, e incluso mirando las mediciones de fotones del detector no se ve nada, pero, con solo un puñado de fotones, el algoritmo de reconstrucción expuso estos objetos, y pudimos apreciar, no solo cómo se ven, sino dónde están en el espacio en 3D», concluye Lindell.