Noua metodă de imagistică a optometriștilor Tartu mulțumește medicilor și fotografilor | Tehnică

„Aceasta este prima metodă din istoria tehnologiei imagistice care a fost dezvoltată pentru a schimba rezoluția direcției axiale după înregistrarea imaginilor și videoclipurilor. Deoarece tehnologia în sine este simplă și ieftină, este ușor să o duci la nivel comercial, ” spune Shivasubramanian Gopinath, cercetător junior în fizică la Universitatea din Tartu.

Echipa sa de la Laboratorul de Optică Fizică de la Universitatea din Tartu creează noi tehnici de imagistică: îmbunătățirea calității și rezoluției imaginilor. Gopinath însuși se concentrează pe îmbunătățirea calității imaginii atunci când dezvoltă noi tehnici de imagistică – și, potrivit cercetătorului junior, acest lucru poate fi util în mai multe domenii.

Unde este focalizarea?

Potrivit lui Shivasubramanian Gopinath, trebuie luați în considerare doi parametri importanți la realizarea imaginilor: rezoluția laterală și rezoluția axială. El explică: „Rezoluția laterală este capacitatea de a distinge între două puncte din axa transversală. Rezoluția axială este de a distinge două puncte în direcția longitudinală, adică la adâncimi diferite.”

În prezent, rezoluția axială și cea laterală sunt interdependente. „Când schimbăm rezoluția în direcția laterală, rezoluția se schimbă și în direcția axială”, explică Gopinath. Acesta oferă un exemplu în care două obiecte sunt capturate la distanțe diferite. Potrivit cercetătorului începător, dacă un obiect este focalizat, iar celălalt este neclar, imaginea are o rezoluție mare în direcția axială.

„Dacă ambele obiecte sunt focalizate perfect, imaginea va avea o rezoluție axială scăzută”, explică Gopinath. În cercetările sale, el își propune să modifice rezoluția axială fără a modifica rezoluția laterală, iar acest lucru se face după înregistrarea imaginilor sau a clipurilor video. Potrivit cercetătorului începător, niciun om de știință nu a reușit să realizeze acest lucru până acum.

El explică cum funcționează noua sa metodă la INCH: „De obicei nu putem schimba rezoluția axială după salvarea imaginii. Cu toate acestea, acum folosind noua metodă, hibridizarea poate modifica rezoluția axială a imaginii fără a afecta rezoluția laterală”. hibridizare Este un instrument puternic pentru crearea caracteristicilor de amestec, conform lui Gopinath. „Pe același principiu, Bats și Bruce Wayne fuzionează în Batman în benzile desenate”, explică el.

Metoda presupune că sunt făcute două fotografii ale aceleiași scene. „De exemplu, filmăm o scenă în care o persoană stă în prim plan și alta în fundal”, descrie el. Prima imagine a aceleiași scene este înregistrată folosind vizorul. Acolo, o persoană este focalizată, iar cealaltă persoană este neclară – cu alte cuvinte, imaginea are o rezoluție axială mare.

„Apoi o a doua imagine a aceleiași scene este luată folosind o lentilă în formă de con. Acolo, ambii oameni sunt în focalizare perfectă și rezoluția axială este scăzută”, explică Gopinath. Acum există două imagini ale aceleiași scene, în care rezoluția axială este mare într-o imagine și scăzută în cealaltă. „Aici aplicăm această hibridizare care ne amintește de creația lui Batman”, spune cercetătorul junior. Cele două imagini sunt combinate și se obține o imagine compozită.

„În funcție de preferințele noastre, acum putem fie estompa sau ascuți obiectele din imaginea noastră hibridă”, spune Gopinath. Potrivit cercetătorului junior, rezoluția axială poate fi acum modificată fără a afecta rezoluția laterală.

În curs de brevetare

Potrivit lui Shivasubramanian Gopinath, noua metodă de fotografiere ar putea fi utilă în multe domenii: inclusiv în cinematografie, deoarece poate reduce numărul de fotografii în timpul înregistrării. „Oamenii înregistrează adesea fotografii sau videoclipuri. Dacă videoclipul pare neclar, prin aplicarea metodei noastre putem concentra lucrurile pe diferite niveluri”, descrie el. Acest lucru necesită capturarea aceleiași scene de două ori: o dată cu un obiectiv standard și o dată cu un obiectiv cu distanță focală. Imaginea hibridă poate fi apoi procesată folosind algoritmii de calcul ai grupului Gopinath și obține rezultatul dorit.

Cu toate acestea, această metodă promite beneficii practice și în alte domenii: medicină, microscopie și holografie. „Am efectuat până acum experimente cu metoda noastră și în prezent publicăm rezultatele. De asemenea, suntem în proces de brevetare”, spune cercetătorul junior. În viitorul apropiat, noua metodă poate ajunge și pe piața mai largă.

Echipa de la Laboratorul de optică fizică lucrează la alte metode inovatoare de imagistică. De exemplu, potrivit lui Gopinath, un doctorand dezvoltă o metodă de creare a unei imagini prin straturi difuze. De exemplu, când conduc în Estonia iarna, oamenii sunt împiedicați de ceață și nu pot vedea clar împrejurimile. „Francis încearcă să rezolve această problemă prin cercetările sale”, subliniază Gopinath. Narmada, un alt doctorand, dezvoltă echipamente care pot capta imagini în cinci și șase dimensiuni în același timp.

„O altă studentă este Agnes”, subliniază cercetătorul junior, „Ea lucrează în domeniul imaginilor termice, în special în detectarea cancerului”. În timp ce în prezent, de exemplu, pielea are nevoie de leziuni fizice pentru a detecta cancerul de piele, metoda pe care o elaborează Xavier va permite diagnosticarea tumorii și folosind radiații termice. „Direcționează lumina către piele. Apoi, examinând spectrul de polarizare, poate determina de fapt dacă țesutul are cancer sau nu”, spune Gopinath.

Shivasubramanian Gopinath (om de știință), Vijayakumar Anand (profesor asociat de imagistică computațională) și Aravind Simon John Francis Rajeswari (investigator principal) de la grupul CIPHR scriu despre metoda lor și au publicat articolul în Optică și lasere în inginerie.