Камеры, "заглядывающие" за угол

Новый метод вычислительной фотографии позволяет снимать объект, находящийся за препятствием — например, за углом коридора. Эту разработку научной группы Camera Culture Массачусетсткого технологического института назвали фемтофотографией. Название происходит от термина "фемтосекундный лазер", обозначающего квантовый генератор, "стреляющий" сверхкороткими импульсами — с длительностью меньше 100 пикосекунд.

В это трудно поверить, но метод фемтофотографии опирается на задержку в распространении света из-за его конечной скорости. "Фемтосекундная динамическая система съемки" воплощает алгоритм, обрабатывающий картину отражений на окружающих предметах, которая динамически меняется по мере прохождения светового импульса. Да, вы поняли правильно — выдержка оказывается меньше времени прохода светового луча. Обработка серии таких снимков позволяет рассчитать трехмерную модель объекта, расположенного вне линии прямой видимости. В качестве исходных данных используется рассеянный и отраженный на соседних поверхностях свет.

Проект носит рабочее название CORNAR, созвучное английскому слову "угол". Явление, которое разработчики описывают поэтической фразой "световые эхо", может стать основой устройств, предназначенных для спасательной техники, медицинской эндоскопии или, например, автомобильной отрасли. Разрешение такой пространственной съемки составляет порядка одного сантиметра — приблизительно это расстояние проходит свет за один такт работы устройства.

"Это как рентгеновский снимок без рентгена, — сравнивает профессор Рамеш Раскар, один из разработчиков. — Но мы не стараемся пробиться сквозь препятствие, а обходим его".

Как удается сделать снимок с такой фантастически короткой выдержкой? Существует устройство под названием "электронно-оптическая камера" (синоним — "щелевая камера"). Импульс света выбивает электроны с фотокатода, затем магнитное поле направляет их на сенсор — таким способом можно получить пространственное изображение временного импульса. Указывается, что есть и другие методы временного анализа светового сигнала.

Тем не менее, существует ряд сложностей. Чем сложнее объект съемки, тем больше возможных путей распространения световых волн — и вычислительная сложность задачи растет экспоненциально. Есть и другие ограничения: например, отношение "сигнал-шум" детектора. Несмотря на все это, разработчики планируют в течение двух лет представить готовое к массовому производству устройство, снимающее из-за угла.