Le système de vision voit à travers les nuages ​​et le brouillard

En utilisant un matériel similaire à ce qui permet aux voitures autonomes de "voir" le monde qui les entoure, les chercheurs ont développé un système qui peut voir à travers les nuages ​​et le brouillard. Ils ont amélioré le système avec un algorithme capable de reconstruire des scènes cachées en trois dimensions basées sur le mouvement de particules individuelles de lumière, ou photons. Lors des tests, le système a réussi à reconstruire des formes masquées par une mousse de 1 pouce d'épaisseur. Pour l'œil humain, c'est comme voir à travers les murs.

Cette technique complète d'autres systèmes de vision qui peuvent voir à travers des barrières à l'échelle microscopique - pour des applications en médecine - car elle est plus axée sur des situations à grande échelle telles que la navigation de voitures autonomes dans le brouillard ou de fortes pluies et l'imagerie par satellite de la surface de la Terre et d'autres planètes à travers une atmosphère brumeuse.

Afin de voir à travers les environnements qui diffusent la lumière, le système associe un laser à un détecteur de photons ultra-sensible qui enregistre chaque bit de lumière laser qui le frappe. Alors que le laser balaye une obstruction comme un mur de mousse, un photon occasionnel réussira à traverser la mousse, à frapper les objets cachés derrière et à repasser à travers la mousse pour atteindre le détecteur. Le logiciel basé sur l'algorithme utilise ensuite ces quelques photons (et des informations sur l'endroit et le moment où ils frappent le détecteur) pour reconstruire les objets cachés en 3D.

Ce n'est pas le premier système capable de révéler des objets cachés à travers des environnements de diffusion, mais il contourne les limitations associées à d'autres techniques; par exemple, certains exigent de savoir à quelle distance se trouve l'objet d'intérêt. Il est également courant que ces systèmes n'utilisent que les informations des photons balistiques, qui sont des photons qui se déplacent vers et depuis l'objet caché à travers le champ de diffusion, mais sans réellement se diffuser en cours de route.

Afin de rendre leur algorithme adapté aux complexités de la diffusion, les chercheurs ont dû co-concevoir étroitement leur matériel et leurs logiciels, bien que les composants matériels qu'ils ont utilisés ne soient que légèrement plus avancés que ce que l'on trouve actuellement dans les voitures autonomes. Selon la luminosité des objets cachés, la numérisation dans leurs tests prenait entre une minute et une heure, mais l'algorithme reconstruisait la scène obscurcie en temps réel et pouvait être exécuté sur un ordinateur portable.

Un jour, un descendant de ce système pourrait être envoyé dans l'espace vers d'autres planètes et lunes pour aider à voir à travers les nuages ​​​​glacés vers des couches et des surfaces plus profondes. À plus court terme, les chercheurs aimeraient expérimenter différents environnements de diffusion pour simuler d'autres circonstances où cette technologie pourrait être utile.