A Washington, un gruppo di ricercatori ha impiegato la tecnologia della stampa a getto d’inchiostro per progettare una fotocamera a campo luminoso multispettrale di dimensioni ridotte. Questo strumento, che può essere facilmente contenuto nel palmo di una mano, promette applicazioni significative in vari campi come la guida autonoma, la gestione dei materiali riciclabili e il telerilevamento.
Le capacità di cattura di informazioni spaziali e spettrali in 3D da una scena sono cruciali per l’identificazione di oggetti e materiali. Tipicamente, questa acquisizione richiede l’utilizzo di diversi dispositivi o metodi di scansione che possono essere onerosi in termini di tempo. La fotocamera sviluppata affronta questa problematica consentendo l’acquisizione simultanea di dati spaziali e spettrali in un unico scatto.
Uli Lemmer, a capo del gruppo di ricerca presso l’Istituto di Tecnologia di Karlsruhe in Germania, ha descritto l’innovazione come una delle più evolute in termini di integrazione di funzionalità multispettrali in una fotocamera a campo luminoso. “Abbiamo incorporato tecniche di intelligenza artificiale per analizzare la profondità e le caratteristiche spettrali delle scene, migliorando così le capacità del sensore per la cattura di informazioni 3D”, ha commentato Lemmer.
Il lavoro, pubblicato nella rivista Optics Express del Optica Publishing Group, rivela che la nuova fotocamera, insieme ai metodi per la ricostruzione delle immagini, permette di distinguere gli oggetti in base alle loro proprietà spettrali. La tecnica di stampa a getto d’inchiostro è stata utilizzata per creare i principali componenti ottici della fotocamera, offrendo la possibilità di personalizzazione e produzione in massa.
Tecnologie Avanzate per il Rilevamento e la Classificazione
Michael Heizmann, membro del gruppo di ricerca, ha evidenziato l’ampio impiego dei dati 3D ottenuti dalle telecamere in settori come la realtà aumentata e virtuale, l’automazione veicolare, la robotica e il telerilevamento. “Queste innovazioni possono migliorare l’interazione dei robot con gli umani e aumentare l’efficacia nella classificazione dei materiali riciclabili, oltre a potenziali applicazioni nel distinguere tessuti sani da quelli malati”, ha aggiunto Heizmann.
Le telecamere a campo luminoso, note anche come telecamere plenottiche, catturano la direzione e l’intensità dei raggi luminosi, e mediante elaborazione computazionale, permettono di ricostruire le informazioni 3D dalle immagini catturate. I ricercatori hanno innovato utilizzando la stampa a getto d’inchiostro per depositare materiali su sottili vetrini da microscopio, creando microlenti e filtri colorati che sono stati integrati direttamente su un chip di fotocamera CMOS.
Separazione delle Informazioni mediante Deep Learning
Gli studiosi hanno sviluppato metodi di separazione delle informazioni spettrali e di profondità dalle immagini, trovando che le tecniche di deep learning sono particolarmente efficaci. Questa scoperta è cruciale per il riconoscimento accurato e rapido delle caratteristiche degli oggetti in una scena.
Qiaoshuang Zhang, primo autore dello studio, ha sottolineato l’importanza della combinazione di recenti progressi nella produzione, nel design dei sistemi e nella ricostruzione delle immagini basate sull’intelligenza artificiale per realizzare tale fotocamera. “L’approccio utilizzato estende le capacità della stampa a getto d’inchiostro, un metodo già noto per la sua precisione e adattabilità a livello industriale”, ha concluso Zhang.
Dopo aver completato con successo questa fase di prova del concetto, i ricercatori stanno ora valutando l’impiego di questa tecnologia in diverse applicazioni pratiche, sfruttando la capacità della fotocamera di registrare informazioni multispettrali.
CREDITO
Maximilian Schambach, Istituto di Tecnologia di Karlsruhe