PRINCETON,
Метод, разработанный инженерами Принстонского университета (Princeton University), самым удивительным образом превращает неразличимое глазом изображение (будь ли в тумане, или под толщей мутной воды) в четкую картинку. При этом используются рассеянные в среде лучи, то есть как раз те самые, из-за которых и не удается четко-ясно рассмотреть объект.
«Считается, что шум – вредное явление, - говорит Джейсон Фляйшер (Jason Fleischer), старший преподаватель электротехники в Принстонском университете (assistant professor of electrical engineering at Princeton), - но иногда шум и сигнал могут взаимодействовать, и энергию, которую несет шум, можно использовать для усиления полезного сигнала. Фактически, для слабых сигналов, например, нечетких изображений предметов, можно использовать именно такой метод усиления изображения.
В будущем такой метод может существенно улучшить возможности диагностики плода малыша в утробе матери, а также улучшить навигацию в штормовую погоду или во время турбулентности. Потенциальное применение он может найти и в системах ночного видения, мониторинге подводных коммуникаций (например, колонны мостов).
Результаты исследований метода были опубликованы в онлайн-журнале Nature Photonics 14 марта с.г..
В эксперименте же ученых лазерный луч пропускался через стеклянную пластинку с вырезанными на ней символами букв и цифр, подобно тем, которые используются на таблицах для проверки зрения. Выходящий луч направлялся в фотодетектор и на экране монитора отображались нанесенные символы.
Затем между пластинкой и фотоприёмником поместили рассеивающую пленку, что-то вроде целлофана. Изображение, которое наблюдалось на экране монитора, стало нечетким, расплывчатым.
Однако, между приёмником и тонкой рассеивающей пленкой поставили нелинейный кристалл ниобата бария-стронция (strontium barium niobate - SBN), который «смешивал» различные части изображения, что привело к взаимодействию «шума» и «сигнала», то есть искаженных и неискаженных частей картинки. Прикладывая напряжение к кристаллу, ученым удалось прояснить изображение на экране.
«Мы использовали шум, чтобы выделить сигнал, - объясняет г-н Дылов (Dylov) – выпускник Принстонского университета, - это как будто у Вас есть фотография человека на каком-либо фоне. Фотография размытая. Мы «выделяем» образ человека, делаем его более четким, а фон – еще более размытым».
Техника стохастического резонанса достаточно известна. Однако она ограничена вполне определенными значениями уровня шума, в противном случае выделить полезный сигнал просто не удастся.
Теория Дыхлова и Фляйшера может найти весьма полезные применения в различных областях науки и техники. Исследователи будут продолжать работу в этом направлении. Они будут пытаться улучшить качество получаемых изображений, используя знания из области ультразвуковых исследований.
