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Single-Pixel: obtener imágenes en 3D de forma barata y sin cámaras

El campo de la tecnología 3D se encuentra actualmente con el obstáculo de la falta de contenido debidamente formateado, pero un equipo de investigación ha encontrado una manera de generar sofisticadas imágenes en 3D sin necesidad de utilizar las cámaras digitales convencionales. Con esta nueva tecnología se podría obtener imágenes tridimensionales de una forma mucho más asequible, usando detectores single-pixel capaces de percibir frecuencias más allá de la luz visible que incluso podrían plantear nuevas posibilidades en el campo de la medicina y la geografía.

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El sistema creado por los investigadores de la Universidad de la Escuela de Física y Astronomía de Glasgow utiliza detectores simples y económicos de un solo píxel para detectar la luz en lugar de los millones de píxeles utilizados en los sensores de imágenes de las cámaras digitales existentes actualmente en el mercado. Tal y como explica el profesor y director del equipo de investigación, Miles Padgett, en el artículo publicado en la revista Sciencie, para la obtención de estas imágenes se utilizan cuatro detectores de un solo píxel ubicados en cuatro posiciones diferentes para detectar la luz de un proyector que ilumina los objetos con una rápida secuencia de patrones proyectados en blanco y negro, muy similares a los crucigramas.

De esta forma, a medida que aumenta el número de cuadrados blancos proyectados superpuestos sobre el objeto, la intensidad de la luz reflejada a los detectores es mayor. De manera que un algoritmo informático se encarga de procesar los patrones proyectados sobre los objetos y las intensidades reflejadas para obtener una imagen en 2D del objeto.

Los cuatro detectores capturan una serie de imágenes, cada una de las cuales contienen espacios en sombra que ofrecen información sobre la forma 3D del objeto. Así, a partir de la superposición y fusión de las cuatro imágenes capturadas aplicando la técnica de la forma de la sombra es posible obtener una imagen 3D de gran precisión del objeto fotografiado. Por tanto, una de las principales ventajas de esta nueva técnica con respecto a las cámaras digitales convencionales de imagen 3D es la utilización de detectores single-pixel con la posibilidad de captar longitudes de onda más allá de la luz visible.

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La superioridad de los sensores singel-píxel con respecto a los sensores de las cámaras digitales radica en que estos últimos tienen una sensibilidad muy limitada más allá del espectro de la luz visible, mientras que un detector de un solo píxel puede capturar longitudes de onda más allá de lo visible, alcanzando longitudes de onda de rayos X a TeraHertz. Otra ventaja de este sistema es que al disponer de sólo cuatro sensores capaces de generar la imagen 3D a partir de la información 2D con un alto grado de precisión, tampoco necesitan una calibración de los sensores para la alineación detallada de las imágenes 2D, tal y como ocurre con los múltiples sensores de las cámaras digitales actuales.

La técnica utilizada por los investigadores ha pasado a llamarse como ‘Cálculo de imágenes 3D’ o también ‘Imágenes fantasma’, cuyo sistema permite producir imágenes detalladas de un objeto en tan sólo unos segundos y con un coste muy por debajo de los sistemas de imágenes 3D existentes en el mercado.

Según explica Mateo Edgar, uno de los investigadores, sería posible crear una versión portátil del sistema para poder utilizarlo fuera del laboratorio con aplicaciones muy diversas. Pero una de las aplicaciones más interesantes dentro del campo de la medicina es la posibilidad de integrar el sistema en las máquinas de exploración como ecografías o sondas sintonizando los sensores en el rango de los terahercios para la detección de dolencias o tumores a partir de imágenes en 3D online.

Imágenes vía Universidad de Glasgow

Sobre el autor

Miguel A. Perez

Arquitecto y master en Urbanismo y Arquitectura del Territorio y del Paisaje. Alma inquieta con intereses dentro del campo del diseño, la tecnología, el social media, internet y redes. Investiga y a veces escribe @Mangel_P Más artículos del autor »