Neue Studie: Von Schmetterlingen inspirierte Optik revolutioniert Kameratechnologie

BerlinForscher am Penn State College of Engineering haben ein neues optisches Gerät namens Metafläche entwickelt, das die Kamera-Leistung verbessert. Diese Metafläche kann in herkömmliche Kameras integriert werden und ermöglicht es, gleichzeitig Farb- und Polarisationsdetails aufzunehmen.

Diese neuartige Metafläche ist klein, leicht und kostengünstig im Vergleich zu herkömmlichen hyperspektralen und polarimetrischen Kameras, die groß und teuer sind. Mit ihren Abmessungen von nur drei mal drei Millimetern kann sie zwischen dem Objektiv und den Sensoren einer Kamera platziert werden. Diese Innovation ermöglicht es, fortschrittliche Bildgebungstechnologie in normale Kameras zu integrieren, sodass sie für eine breite Nutzergruppe von Alltagsfotografen bis hin zu Fachleuten in verschiedenen Bereichen nutzbar ist.

Wichtige Merkmale dieser innovativen Technologie:

• Ultradünne Metafläche, die an herkömmliche Kameras angebracht werden kann
• Gleichzeitige Erfassung von spektralen und Polarisationsdaten
• Kompakte und leichte Bauweise
• Echtzeit-Datenentschlüsselung mithilfe eines maschinellen Lernsystems
• Potenzielle Anwendungen im Gesundheitswesen, Einzelhandel und mehr

Ein maschinelles Lernsystem wurde entwickelt, um mit der neuen Metafläche zu arbeiten. Es dekodiert Daten sofort und wurde mit 1,8 Millionen Bildern unter Verwendung von Datenaugmentierungsmethoden trainiert. Dadurch kann es Bilder mit 28 Frames pro Sekunde verarbeiten. Die Forscher demonstrierten die Leistungsfähigkeit ihres Systems, indem sie sowohl bewegte als auch stehende Bilder mit detailreicher hyperspektraler und polarimetrischer Information aufnahmen.

Diese Technologie kann in vielen Bereichen äußerst nützlich sein. Im medizinischen Bereich ermöglicht sie die Erstellung hochdetaillierter Bilder von Gewebe. Dadurch können Ärzte Krankheiten wie Krebs frühzeitig entdecken. Sie liefert detailliertere Bilder als die derzeitigen medizinischen Bildgebungsverfahren und bietet Ärzten somit bessere Möglichkeiten zur Diagnosestellung.

Dank verbesserter Kameratechnologie lässt sich im Alltag die Qualität von Lebensmitteln in Supermärkten überprüfen. Kunden können schnell ein Foto machen, um die Frische der Produkte zu bewerten und die besten auszuwählen. Diese Kameras erkennen Details, die dem bloßen Auge verborgen bleiben, und unterstützen so bessere Kaufentscheidungen.

Diese Technologie könnte Bereiche wie Umweltüberwachung, Sicherheit und Fernerkundung revolutionieren. So können Umweltschützer sie beispielsweise nutzen, um Ökosysteme präziser zu beobachten, indem sie Schadstoffe oder Veränderungen im Pflanzenwachstum entdecken, die für herkömmliche Kameras unsichtbar bleiben.

Diese neue Technologie verbessert herkömmliche Kameras und macht sie leistungsfähiger für Anwendungen in verschiedenen Bereichen. Durch den Einsatz fortschrittlicher Optiken und maschinelles Lernen ermöglicht sie präzisere, detailliertere und benutzerfreundlichere Bildlösungen.