Pourquoi Voir Autour Des Coins Peut Devenir La Prochaine 'Superpuissance'

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En utilisant une lumière laser et un algorithme sophistiqué, les scientifiques ont trouvé un moyen de voir les coins, en rendant l’invisible visible.

Superman avait une vision aux rayons X, mais deux scientifiques ont réussi à faire mieux: voir dans les coins.

Habituellement, la seule façon de voir quelque chose en dehors de votre champ de vision consiste à vous placer devant un miroir ou une surface similaire hautement réfléchissante. Tout ce qui se trouve derrière vous ou sur votre côté reflète la lumière qui rebondit ensuite du miroir vers vos yeux.

Mais si une personne se tient devant un mur coloré, par exemple, elle ne peut rien voir dans un coin, car le mur absorbe non seulement beaucoup de la lumière réfléchie par les objets qui l'entourent, mais le diffuse dans plusieurs directions. ainsi que. (Ceci est particulièrement vrai pour tout ce qui a une finition mate.)

Le dispositif expérimental utilisé par les chercheurs du MIT pour

Le dispositif expérimental utilisé par les chercheurs du MIT pour "voir dans les coins".

Crédit: Christopher Barsi et Andreas Velten, MIT Media Lab

Les chercheurs du MIT, Ramesh Raskar et Andreas Velten, ont résolu ce problème en utilisant un laser, un séparateur de faisceau et un algorithme sophistiqué. Ils ont tiré un laser à travers le séparateur de faisceau et sur un mur, des impulsions se produisant toutes les 50 femtosecondes. (Une femtoseconde est un millionième de milliardième de seconde, ou le temps nécessaire à la lumière pour parcourir environ 300 nanomètres).

Lorsque la lumière laser atteint le séparateur, la moitié de celle-ci se déplace vers le mur, puis rebondit sur l'objet situé au coin. La lumière se reflète sur l'objet, heurte de nouveau le mur, puis retourne à une caméra. L'autre moitié du faisceau va directement à la caméra. Ce demi-faisceau sert de référence pour aider à mesurer le temps nécessaire aux autres photons (particules de lumière) pour revenir à la caméra.

En utilisant un algorithme spécial pour analyser l'arrivée des photons de retour et en les comparant au faisceau de référence, les scientifiques ont été en mesure de reconstruire une image de l'objet qu'ils essayaient de voir.Velten a noté que lors de l'analyse des photons, ceux qui frappaient un objet dans une pièce reviendra plus tôt que ceux qui rebondissent sur un mur arrière, et l'algorithme en tient compte. Ils pouvaient même voir des objets en trois dimensions, tels qu'un mannequin d'un homme en train de courir utilisé dans l'expérience.

Leur technique leur a même permis de voir des objets en trois dimensions comme ce mannequin au galop.

Leur technique leur a même permis de voir des objets en trois dimensions comme ce mannequin au galop.

Crédit: Nature Communications et MIT Media Lab

Bien entendu, la résolution n’est pas aussi bonne qu’un œil humain. Il peut ramasser des détails de la taille d'un centimètre à une distance de quelques mètres, il ne peut donc résoudre que des objets relativement gros. Raskar a noté qu'un temps d'exposition plus court pourrait augmenter la résolution; la caméra utilise actuellement des expositions mesurées en picosecondes. Mais même ainsi, c'est une méthode utile pour détecter des choses qui, pour une raison quelconque, ne sont pas directement visibles. Velten a également noté que vous pourriez utiliser un algorithme similaire pour reconstruire des images de l'intérieur d'un objet rétro-éclairé - ce qu'il souhaite explorer en imagerie médicale en utilisant la lumière visible, qui n'a pas tous les effets néfastes des rayons X ou des limitations ( comme ne pas être capable de "voir" les tissus mous bien). [Quiz sur la vision: ce que les animaux peuvent voir]

Raskar et Velten ne sont pas étrangers à jouer avec les photons. En décembre 2011, ils ont présenté un appareil photo capable de capturer des images un billion de fois par seconde.

Robert Boyd, professeur d'optique à l'Université de Rochester, a écrit dans un courrier électronique à WordsSideKick.com qu'il était familier avec le travail du duo "see around corners" et qu'il était fondamentalement valable. À quel point cela finit par être utile, il n'est pas sûr, même s'il a ajouté qu'il n'y avait aucune raison pour que cela ne puisse pas être mis en œuvre dans le monde réel en dehors d'un laboratoire.

Pour sa part, Raskar a toujours été fasciné par l'invisible. "Quand j’étais adolescent, je me suis toujours inquiété du fait que le monde est créé autour de moi en temps réel, qu’il n’existe pas si je ne le regarde pas", at-il déclaré. "Et alors j'ai commencé à réfléchir à cela - aux moyens de rendre l'invisible visible."

L'équipe prévoit les applications de la technique, y compris tout ce qui nécessite de voir hors de la ligne de mire. "Cela change vraiment ce que nous pouvons faire avec une caméra", a déclaré Raskar. "Tout à coup, la ligne de mire n'est plus une considération."

Le travail est publié en ligne mardi 20 mars dans la revue Nature Communications.

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