Een hogesnelheidscamera kan allerlei indrukwekkende prestaties leveren, zoals ultra slow-motion actiefotografie in sport of films. Eén ding zie je niet zo vaak? Een ultrasnelle camera die zo snel is als hij kan eigenlijk licht opnemen stuiteren tussen spiegels. Dat is precies wat Edoardo Charbon aan het Zwitserse Federale Instituut voor Technologie in Lausanne heeft dit onlangs echter gedemonstreerd – met behulp van een camera die maar liefst 24.000 beelden per seconde kan opnemen.
De onderzoekers gebruikten de MegaX-camera, een op één foton lawinediode gebaseerde beeldsensor, voor het filmen van hun hightech stuiterende spiegelopstelling in Rube Goldberg-stijl. De hardware voor de demonstratie is ontworpen door Charbon's student Kazuhiro Morimoto, met bijdragen van onderzoekers Andrei Ardelean en Arin Ulku.
Aanbevolen video's
“De camera werkt in de gated-modus, wat betekent dat een zeer snelle elektronische sluiter van 3,8 nanoseconden wordt gebruikt om het licht vast te leggen terwijl het zich voortplant”, vertelde Charbon aan Digital Trends. “Daaropvolgende laserpulsen worden gebruikt, waardoor de sluiter met toenemende vertraging wordt geopend, om de voortplanting langs zijn pad te volgen. Dankzij het grote aantal pixels en de snelle sluitertijd kun je de lichtvoortplanting zien meerdere opnamen maken zonder de camera te bewegen en zonder de beelden over de beelden heen te leggen die met anderen zijn gemaakt camera's. Alles gebeurt op MegaX.”
Verwant
- Wyze’s eerste beveiligingscamera voor buiten kan ook offline video opnemen
- Nissan roept 1,2 miljoen auto’s terug om ervoor te zorgen dat eigenaren de achteruitkijkcamera niet kunnen uitschakelen
Het is echter niet alleen een kwestie van een supersnelle camera opzetten, een record slaan en dan een licht laten schijnen. Omdat licht normaal gesproken niet zichtbaar is tijdens de vlucht, moesten de onderzoekers zich concentreren op de fotonen van een laserpuls terwijl deze deeltjes in de lucht verstrooien. Met behulp van kennis over het traject van de puls en hoe lang het duurde voordat de pulsen de camera bereikten, gebruikte het team machine learning-algoritmen om het 3D-lichtpad in kaart te brengen.
Charbon zei dat de belangrijkste vooruitgang van het werk ligt in het aantonen van “het vermogen om de positie van de lichtpulsen in 3D te reconstrueren – plus tijd, [gelijk aan] 4D — met behulp van machinale leertechnieken en de demonstratie van verschillende schijnbare lichtsnelheden, afhankelijk van de positie van de waarnemer."
Hij merkte op dat dit ook enkele nuttige toepassingen in de echte wereld zou kunnen hebben. Het is voorspelbaar dat een van de grootste wetenschappelijke toepassingen zullen zijn op gebieden als de hoge-energiefysica, waar het belangrijk is om snelle beelddetectie uit te voeren. Maar het kan ook worden gebruikt voor zaken als augmented en virtual reality voor het nauwkeurig reconstrueren van omgevingen, net zoals stuiterende lidar zelfrijdende auto's helpt de wereld waar te nemen. "Ook industriële toepassingen en robotica, die snelle en nauwkeurige 4D-visie vereisen, zouden van deze camera kunnen profiteren", aldus Charbon.
Een document waarin de werk is online te lezen.
Aanbevelingen van de redactie
- Kan de Pixel 6 Pro-camera van Google de Samsung Galaxy S21 Ultra verslaan? Ik ben er achter gekomen
- BMW roept 257.000 auto’s terug om ervoor te zorgen dat eigenaren de achteruitkijkcamera niet kunnen uitschakelen
Upgrade uw levensstijlMet Digital Trends kunnen lezers de snelle technische wereld in de gaten houden met het laatste nieuws, leuke productrecensies, inzichtelijke redactionele artikelen en unieke sneak peeks.
