Captación ultrasensible de luz para usar paredes como espejos

Un automóvil sin conductor avanza a través de una serpenteante calle en una zona de viviendas, y está a punto de girar hacia una calle donde una pelota infantil rueda, tras habérsele escapado a la criatura que seguramente corre detrás con la intención de cogerla. Aunque nadie que estuviera dentro del automóvil podría ver la pelota, el coche se detiene para evitar toparse con ella. Esto se debe a que el vehículo está equipado con una tecnología láser extremadamente sensible que se vale de la reflexión de la luz en objetos cercanos para poder ver más allá de las esquinas sin tener que usar periscopio ni nada parecido.

 

Este escenario es uno de los muchos que el equipo de Gordon Wetzstein, David Lindell y Matt O'Toole, de la Universidad de Stanford en Estados Unidos, está imaginando para un sistema que pueda producir imágenes de objetos situados justo por fuera de la línea de visión. Los citados científicos se han centrado en aplicaciones para vehículos autónomos, algunos de los cuales ya disponen de sistemas parecidos basados en láseres para la detección de objetos alrededor del coche, pero a la nueva tecnología se le podría dar también otros usos, como ver a través del follaje desde vehículos aéreos, o proporcionar a los equipos de rescate la capacidad de encontrar personas en apuros que no estén a la vista debido a la presencia de escombros y otros obstáculos típicos de una catástrofe.

 

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El grupo de la Universidad de Stanford no es el único que trabaja en el desarrollo de métodos para hacer rebotar láseres más allá de las esquinas y así capturar imágenes de objetos situados fuera de la línea de visión. La presente investigación, sin embargo, destaca por un algoritmo extremadamente eficiente y efectivo que los investigadores desarrollaron para procesar la imagen final y que creen hará avanzar de manera notable a este campo.

 

El mayor desafío en la visualización fuera de la línea de visión es idear una forma eficiente de recuperar la estructura tridimensional del objeto oculto a partir de mediciones que casi siempre llevan consigo demasiado "ruido", tal como subraya Lindell.

 

 

Ilustración del concepto básico de funcionamiento del sistema de captación de imágenes de fuera de la línea de visión. (Imagen: Stanford Computational Imaging Lab.)

 

Un componente clave del nuevo sistema es el láser, instalado junto a un detector de fotones altamente sensible, que puede registrar incluso una sola partícula de luz. El sistema funciona del modo que describimos a continuación. Se disparan pulsos de luz láser hacia un muro y, de manera invisible para el ojo humano, esos pulsos rebotan en objetos situados más allá de una esquina, regresando luego al muro y de ahí al detector. En otras palabras, se usa una pared cualquiera como si fuese un espejo.

 

Una vez finalizado el escaneo, el algoritmo desenmaraña los caminos seguidos por los fotones capturados. Así,  la mancha borrosa inicial de la pared adopta una forma mucho más nítida. Este procesamiento se efectúa en menos de un segundo y es tan eficiente con el consumo de recursos de computación que puede funcionar en un ordenador portátil normal. Teniendo en cuenta lo bien que funciona actualmente el algoritmo sin haberlo siquiera perfeccionado, los investigadores piensan que podrían acelerarlo de manera que sea casi instantáneo, una vez completado el escaneo.

 

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