L’UJI desenvolupa una nova càmera fotogràfica d’un sol píxel

28/04/2015 | SCP
Compartir

Compartir

Facebook
X
Linkedin
Whatsapp
Gmail
Imprimir

Investigadors del Grup de Recerca d’Òptica de Castelló (GROC) han desenvolupat una nova eina per al món de la imatge científica en aconseguir enregistrar imatges d’alta qualitat amb un sensor d’un sol píxel i distribuir-les de manera segura, és a dir, sense permetre’n l’accés a la informació a persones no autoritzades.

En 2009, Willard S. Boyle i George E. Smith van ser guardonats amb el Premi Nobel de Física pel seu èxit en la captació d’imatges mitjançant un sensor digital, el CCD. La clau va consistir en el disseny d’un procediment per a enregistrar, en un curt període de temps, els senyals elèctrics generats per efecte fotoelèctric en un gran nombre de punts de la imatge, els píxels. El sensor CCD juga, en la càmera fotogràfica, el mateix paper que el mosaic retinià en l’ull humà. Des d’aleshores, la utilització del format digital en l’enregistrament d’imatges ha revolucionat diferents àmbits, entre d’altres la fotografia, en facilitar el processament i la distribució de les imatges.

Avui en dia és comú trobar càmeres digitals amb sensors CCD de 5, 6 i, fins i tot, 12 milions de píxels. Atès que la dimensió del sensor es fixa (normalment 24,7 mil·límetres quadrats), és comú pensar, encara que no de manera completament encertada (ja que està en funció d’altres aspectes com la qualitat del vidre de les lents), que a major nombre de píxels, major qualitat de la imatge. Al contrari, també necessitem més memòria per a gravar aquestes imatges (una imatge de càmera digital de sis milions de píxels ocupa aproximadament 2 Mb).

En els darreres anys, el món de les tecnologies de la imatge s’ha convertit en un àmbit científic en plena ebullició, motivat principalment per les aplicacions biomèdiques. Microscopis hologràfics, tisores que funcionen amb llum, bisturís làser, etc., han permès dissenyar tècniques de diagnòstic i d’intervenció quirúrgica mínimament invasives. En aquest context, molt recentment s’ha demostrat, de manera sorprenent, la possibilitat de capturar imatges digitals d’elevada qualitat amb un sensor d’un sol píxel. Aquesta tècnica, batejada pels científics com a imatge fantasma (ghost imaging), es basa en l’enregistrament seqüencial de la intensitat lluminosa transmesa o reflectida per un objecte il·luminat per una seqüència de feixos de llum sorollosos. Aquesta llum sorollosa és la que observem, per exemple, quan il·luminem un paper amb un punter làser.

Els investigadors del GROC han aconseguit capturar imatges d’objectes bidimensionals (com ara el logotip de l’UJI o la cara d’una de les menines de la famosa obra d’art reinterpretada per Picasso en 1957) mitjançant aquesta sorprenent càmera monopíxel. La clau del seu èxit rau en la utilització d’una xicoteta pantalla de cristall líquid d’una polzada, similar a la que conté un projector de vídeo, o a les que tenim a casa, però en miniatura, les propietats o característiques de la qual poden ser modificades amb un ordinador per a generar els feixos de llum requerits.

A més, els investigadors castellonencs han demostrat, per primera vegada, a nivell mundial, la possibilitat d’adaptar la tècnica de manera que permeta l’enviament segur de la imatge a un conjunt d’usuaris autoritzats utilitzant un canal de distribució públic, com per exemple, Internet. La informació transmesa és una simple seqüència numèrica a partir de la qual tan sols és possible recuperar la imatge si es coneixen els codis ocults que permeten generar els patrons de soroll amb els quals s’ha generat la informació d’accés públic.

Els primers resultats d’aquesta investigació, que encara continua, es van publicar en el número del mes de juliol de la revista Optics Letters, i un mes després la revista Nature Photonics, la més important de l’àmbit de l’òptica, li va dedicar una ressenya en el seu número de setembre, dins de la secció d’articles més rellevants publicats en aquesta disciplina científica.

La tecnologia al voltant de la càmera monopíxel no havia estat aplicada, fins ara, per a encriptar imatges, però sí que està sent estudiada per diversos grups d’investigació, entre ells el Grup de Recerca Òptica de Castelló (GROC), que treballen amb aquesta amb l’objectiu d’aconseguir imatges d’alguns teixits biològics que, degut a la especial transparència o a la ubicació que tenen en les parts més internes del cos (alguns centímetres per baix de la mucosa superficial), són molt difícils de visualitzar utilitzant dispositius pixelats com les càmeres digitals actuals. A més, els investigadors assenyalen que encriptar imatges amb aquesta tècnica permetrà una major seguretat en la transmissió d’imatges, l’autenticació de productes o, senzillament, l’ocultació d’informació a persones no desitjades, proporcionant una eina molt eficaç envers la pirateria de dades.

El GROC està integrat per uns deu investigadors, coordinats actualment pel catedràtic Jesús Lancis, i desenvolupa les seues activitats al Departament de Física i el recentment creat Institut de Noves Tecnologies de la Imatge de l’UJI. A més del món de les tecnologies de la imatge, el grup participa en un projecte d’abast nacional en l’àmbit dels polsos làser ultracurts i ultraintensos finançat amb el programa Consolider Ingenio del Ministeri de Ciència i Innovació i el Setè Programa Marc de la Unió Europea. L’objectiu d’aquest projecte és establir aquesta tecnologia en l’àmbit estatal a través del Centre Làser Polsat de Salamanca (CLPU), una infraestructura estratègica singular que compta amb l’aprovació del Govern d’Espanya.

Informació proporcionada per: Servei de Comunicació i Publicacions