Een nieuwe manier om verborgen objecten in beeld te brengen, bedacht door een onderzoeker van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en zijn collega's, zou al het plezier uit verstoppertje kunnen halen, maar zou ook levens kunnen redden.

Het in beeld brengen van scènes die buiten het directe gezichtsveld van een waarnemer liggen, kan zoek- en reddingsmissies aanzienlijk verbeteren, zoals het vinden van een verloren kind in een verlaten fabriek, evenals militaire en politiebewakingsoperaties, zoals het blootleggen van een verborgen terrorist of vijandelijk bolwerk. De mogelijkheid om om de hoek te kijken en een volledig beeld van een verborgen object of obstakel in realtime te reconstrueren, zou op een dag ook het robotzicht en de veiligheid en nauwkeurigheid van zelfrijdende auto's kunnen verbeteren. (Op dit moment kan de prototypemethode niet onmiddellijk een afbeelding maken.)

De meeste conventionele methoden die worden gebruikt om objecten achter een obstakel af te beelden, maken gebruik van een externe lichtbron, bijvoorbeeld ultrakorte pulsen van zichtbaar of infrarood laserlicht. De lichtbron verlicht aanvankelijk een muur die het licht in het verborgen gebied verstrooit. Wanneer het licht een verborgen object raakt, verstrooit het object een deel van het licht terug naar de muur waar het kan worden gedetecteerd.

Het is echter een uitdaging om verborgen objecten in beeld te brengen met alleen zichtbaar en infrarood licht. Bij die relatief korte golflengten presenteert een typische muur - hoe glad de menselijke aanraking ook is - zich als een ruw oppervlak en verstrooit het invallend licht in alle richtingen. Het onthult daarom minder informatie over objecten dan licht dat wordt gereflecteerd door een glad of gespiegeld oppervlak en vereist geavanceerde algoritmen en veel rekentijd om zelfs een semi-scherp beeld te creëren. Bovendien zou de verlichting tegenstanders kunnen laten weten dat ze onder toezicht staan.

Andere methoden, waarvoor geen lichtbron nodig is, analyseren schaduwen die door een verborgen object op een muur worden geworpen, of detecteren de warmte (infraroodstraling) die van nature door het verborgen lichaam wordt uitgestraald en diffuus in het zicht wordt verspreid. Maar deze benaderingen vereisen ook veel rekentijd en analyse. "Een goed algoritme en veel computerkracht kunnen een afbeelding extraheren, maar niet een erg goede", zei NIST-natuurkundige Erich Grossman.

Grossman en zijn collega's baseerden hun nieuwe aanpak op het detecteren van de kleine hoeveelheden straling met een veel langere golflengte - het "submillimeter" -bereik van het lichtspectrum dat net voorbij microgolfstraling ligt en dat mensen en objecten van nature ook uitstralen. Bij deze lange, onzichtbare golflengten, variërend van 300 micrometer tot 1 millimeter, lijken muren gemaakt van een verscheidenheid aan materialen relatief glad en fungeren ze als gedeeltelijke spiegels, die de straling van een verborgen object reflecteren in plaats van diffuus verstrooien.

Om een ​​beeld te creëren, moet de gereflecteerde straling worden gericht en gefocust. In tegenstelling tot zichtbaar licht kan submillimeterstraling niet worden gestuurd door glazen lenzen. In plaats daarvan vertrouwden Grossman en zijn collega's op gebogen spiegels om het onzichtbare licht te focussen.

Door te experimenteren met hun prototype, toonden Grossman en zijn medewerkers aan de Twin Cities van de Universiteit van Minnesota in Minneapolis aan dat ze in ongeveer 20 minuten afbeeldingen konden maken van objecten die verborgen waren achter muren.

De prototypetechniek maakt gebruik van ultramoderne indiumfosfidetransistoren, die submillimeterstraling versterken met weinig ruis over een breed scala aan golflengten. De methode vereist geen complexe algoritmen of intensieve computeranalyse. "Wat cool is aan deze methode, is de eenvoud," zei Grossman. "Er is geen kwantummechanica, geen relativiteit, er is niets cryogeen of iets speciaals - alleen transistors en een basiscomputer en spiegels," voegde hij eraan toe. Het hele apparaat is klein genoeg om in een rugzak te passen.

Met de NIST-faciliteiten die tijdens de piek van de COVID-19-pandemie gesloten waren, gebruikte Grossman zijn eigen huis - de slaapkamer van zijn dochter, die naar de universiteit was vertrokken, omgebouwd tot een geïmproviseerd laboratorium. Grossman zelf was het lichaam verborgen achter een muur.

Hij testte muren die waren gemaakt van een reeks veelgebruikte bouwmaterialen voor binnenshuis om te bepalen welke voldoende submillimeterstraling weerkaatsten om een ​​beeld te vormen, waaronder natte en droge bouwplaten, multiplex, houten lambrisering, ongeverfd sintelblok en stenen keukentegels. Muren die ten minste 5% van de submillimeterstraling weerkaatsen, waren het beste in het produceren van afbeeldingen van verborgen lichamen. Deze omvatten droge wandplaat, houten lambrisering, vinylvloerplanken, multiplex, stenen keukentegels en vezelplaat van gemiddelde dichtheid.

Met een grotere reeks detectoren en transistors, zei Grossman dat de methode verborgen objecten in realtime zou moeten kunnen afbeelden. + Verder verkennen

Onderzoekers voeren spookbeeldvorming zonder zichtlijn uit met menselijk zicht