A kamera, amely elől lehetetlen elbújni

A Bonni Egyetem új fejlesztésű kamerája számára az egész világ tükröződik, így a készülék szó szerint a falak mögé is belát.

Matthias Hullinnal nem jó bújócskázni. A bonni egyetem fiatal számítástudomány- és képfeldolgozás professzorának legújabb találmánya ugyanis képes kerülő úton a falak mögé is betekinteni. Nem kell hozzá más, mint egy lézer, egy kamera, egy tárgy, ami a fal mögött rejtőzik, plusz egy oldalsó fal (lásd a lenti képet).

Az eszköz először vörös lézerfényt bocsát ki, amely az oldalsó falakról billiárdgolyóként továbbverődve eljut a paraván mögé a tárgyra, majd onnan még tovább szóródik, a fénysugarak egy része pedig idővel visszajut a kamerába. Ez nem tűnik forradalminak, ugyanígy működnek a hétköznapi tükrök is. Az igazi áttörés ott rejtőzik, hogy Hullin kísérleti berendezése esetében a falnak nem kell tükröződő felületnek lennie, az új kamerarendszer számára minden tükörként viselkedik:

A kísérlet felépítése: A kamera és amit lát (kék), a lézerforrás (piros), a paraván mögötti tárgyak (zöld) Forrás: Matthias B. Hullin

A kamera sem lát sokkal többet, mint mi: vörös foltokat, amelyek innen-onnan szóródtak a lencsébe. A számítógépes szoftver viszont képes ezeket az apró eltéréseket matematikai műveletekkel egy képpé összekombinálni, anélkül, hogy előtte valaha is látta volna, hogy mi bujkál a fal mögött. „A szóródott fénysugarakból rekonstruáljuk a tárgyat. A kamera-lézer rendszerünk és a matematikai módszereink virtuális tükörré változtatnak bármilyen falat” – állítja Hullin.

Hogyan működik a trükkös kamera?

Visszhangos teremben hangosan beszélgetni sokszor nagyon körülményes: az ide-oda csapódó hangullámok összeadódnak, módosítják egymást, így nehéz kiszűrni az eredeti, tiszta beszédet. Ugyanezzel a problémával találta magát szemben a bonni csoport is, csak esetükben hang helyett a fényhullámok káoszából kellett kiválasztani a hasznosakat.

Végül sikerült egy harcművészeti bravúrral előnyükre fordítani a hátrányokat: ahelyett, hogy megpróbálnák kiszűrni a lézerfény káros visszaverődéseit, inkább mindegyik különálló, szórt sugarat felhasználják, így a számtalan fénytöredékből darabonként állítják össze a képet. Ehhez nem csak a fénysugarak irányát, de a fény által megtett időt – azaz távolságot – is vizsgálják a erre specializálódott távolságmérő (time-of-flight) kamera segítségével.

A paraván mögötti elrejtett tárgyak, jobbra a kamera által alkotott kép Forrás: Matthias B. Hullin

A meglepően egyszerű és olcsó alkatrészekből álló kamerarendszert a Bonni Egyetem és a kanadai Brit-Kolumbiai Egyetem kutatói közösen fejlesztették ki. A time-of-flight érzékelők ugyanis régóta teljesítenek szolgálatot autókban és játékkonzolokban egyaránt. A kocsi automatikája ilyen szenzorok adatai alapján állapítja meg, hogy milyen messze van a jármű az előtte haladótól, a játékszoftver pedig azt, hogy a játékos milyen közel ül a képernyőhöz.

A kamerarendszerhez szükséges technológia tehát már könnyen elérhető, de Hullin figyelmeztet: az ő képei még nem túl részletesek, inkább csak a tárgyak sziluettjét lehet kivenni belőlük. Mindenesetre az érdeklődés már most is nagy, az orvostudomány és a telekommunikáció mellett a katonai felhasználás tűnik kézenfekvőnek. A találmányt az Ohióban zajlott Számítógépes Képalkotás és Alakzatfelismerés Nemzetközi Konferenciáján (CVPR) mutatták be a nagyközönségnek.

Matthias Hullin és a kísérleti kamerarendszer Forrás: Matthias B. Hullin