Nieuw onderzoek: vlinder-geïnspireerde optiek vernieuwt cameratechnologie voor kleuren- en polarisatiebeelden

AmsterdamOnderzoekers van het College of Engineering van Penn State hebben een nieuwe optische technologie ontwikkeld, genaamd een metasurface, die de prestaties van camera's verbetert. Deze metasurface kan aan gewone camera's worden toegevoegd, waardoor ze zowel kleur- als polarisatiedetails tegelijk kunnen vastleggen.

Deze nieuwe metasurface is klein, licht en goedkoop vergeleken met traditionele hyperspectrale en polarimetrische camera's die groot en duur zijn. Met afmetingen van slechts drie bij drie millimeter kan hij tussen de lens en sensoren van een camera geplaatst worden. Deze innovatie maakt het mogelijk om geavanceerde beeldtechnologie toe te voegen aan gewone camera's, waardoor het een breed scala aan gebruikers bereikt, van dagelijkse gebruikers tot professionals in verschillende vakgebieden.

Belangrijke kenmerken van deze baanbrekende technologie:

• Ultradunne metasurface die aan conventionele camera's kan worden bevestigd
• Tegelijkertijd vastleggen van spectrale en polarisatiegegevens
• Compact en lichtgewicht ontwerp
• Realtime gegevensontsleuteling met behulp van een machine learning framework
• Potentiële toepassingen in de gezondheidszorg, detailhandel en meer

Een machine learning-systeem werd ontwikkeld om samen te werken met het nieuwe metasurface. Het decodeert data direct en is getraind met 1,8 miljoen afbeeldingen door middel van data-augmentatiemethoden. Dit stelt het in staat om beelden te verwerken met een snelheid van 28 frames per seconde. De onderzoekers demonstreerden de efficiëntie van hun systeem door zowel bewegende als stilstaande beelden vast te leggen met gedetailleerde hyperspectrale en polarimetrische informatie.

Deze technologie kan op veel gebieden heel nuttig zijn. In de medische sector kan het zeer gedetailleerde beelden van weefsels produceren. Dit helpt artsen ziekten zoals kanker in een vroeg stadium op te sporen. Het levert meer gedetailleerde beelden dan de huidige medische beeldvormingstools, waardoor artsen ziekten beter kunnen diagnosticeren.

Dankzij deze geavanceerde cameratechnologie kunnen consumenten in supermarkten eenvoudig de kwaliteit van voedsel controleren. Door snel een foto van verse producten te maken, kunnen ze bepalen welke het meest vers zijn. Deze camera's kunnen details waarnemen die voor het blote oog onzichtbaar zijn, wat leidt tot betere koopbeslissingen.

Deze technologie kan gebieden zoals milieubewaking, beveiliging en remote sensing revolutioneren. Milieuwetenschappers kunnen het bijvoorbeeld gebruiken om ecosystemen beter te volgen en verontreinigingen of veranderingen in de gezondheid van planten op te sporen die voor gewone camera's onzichtbaar zijn.

Deze innovatieve technologie verbetert reguliere camera's, waardoor ze krachtiger worden voor beeldvorming in diverse sectoren. Door gebruik te maken van geavanceerde optieken en machine learning biedt het nauwkeurigere, gedetailleerdere en gebruiksvriendelijke beeldoplossingen.