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Laserkamera für Bilder um die Ecke

18.11.2010
Aufnahmetechnik der Zukunft mimt die Funktionsweise des Echolots

Bilder von Objekten, die nicht im direkten Blickfeld liegen, kann man auch ohne Röntgenstrahlen oder Periskop machen. Das behaupten Forscher des Media Lab am Massachusetts Institute of Technology. Im Experiment testeten sie das Prinzip einer Kamera, die über einen Femtosekunden-Laser ultrakurze Lichtimpulse ausstößt.


Um die Ecke sehen: Wie eine solche Kamera in der Theorie funktioniert, weiß man bereits (Bild: MIT)

Diese prallen von den Objekten, auf die sie treffen, mehrmals ab und gelangen zu einem geringen Teil wieder zurück in eine Fotodiode der Kamera. Diese versucht mit komplexen Computeralgorithmen, Objekte auch um die Ecke Pixel für Pixel zu rekonstruieren.

Versteckte Personen finden

"Die Idee ähnelt der Funktionsweise eines Echolots, das etwa Wale oder Fledermäuse verwenden", kommentiert Andreas Voß, Leiter des Geschäftsbereiches Laserentwicklung und Laseroptik am Institut für Strahlwerkzeuge der Universität Stuttgart, gegenüber pressetext. Als wesentliches Schlüsselelement für eine leistungsfähige Realisierung der Idee sei eine Kameratechnik nötig, die etwa durch eine Kerr-Zelle bestimmte Zeitfenster aufnehmen und die Zeitverzögerung analysieren kann.

Ahmed Kirmani, einer der beteiligten Forscher, erklärt das Prinzip am Beispiel einer Kamera, die man auf die offene Türe eines Raumes mit einer versteckten Person richtet. Über ihren Blitz schickt sie extrem kurze, genau gerichtete Lichtpulse aus, die von der Türe abprallen und von dort aus in alle Richtungen verstreut werden. Teils gelangen die Photonen direkt zur Kamera zurück, teils dringen sie auch in den Raum ein und erfassen unter anderem die Person. Ein Bruchteil dieser Teilchen erreicht wieder die Tür, die der Kamera ja bereits bekannt ist, wiederum nur ein Teil davon gelangt zurück in die Linse und wird von einem Computer analysiert.

Große Hürden, doch nicht unmöglich

"Theoretisch ist das Prinzip hochinteressant, praktisch sind jedoch noch einige große Probleme zu lösen", erklärt Voß. Für eine Umsetzung unter realistischen Bedingungen wird ein leistungsfähiger Ultrakurzpuls-Laser benötigt, was für mobile Geräte zurzeit ein Problem darstellt. Zudem braucht man eine extrem leistungsstarke, zeitauflösende Kamera, die es so im Moment noch nicht gibt. Die größte Hürde sieht der Laserspezialist jedoch in der Auswertung der rückkehrenden Signale: "Die erforderliche Rechenleistung, um aus der entstehenden Datenflut detaillierte Bilder zu rekonstruieren, ist enorm."

Überschätzen sollte man die Technik, die auf jeden Fall noch viele Entwicklungsjahre benötigt, nicht, betont der Stuttgarter Laserexperte. "Zumindest in den nächsten Jahrzehnten wird man damit nicht in jedes Privathaus hineinsehen können. Dass man mit einem derartigen Gerät eines Tages erkennen kann, ob sich eine Person in einem Raum befindet oder nicht, scheint jedoch zumindest denkbar – und wäre, etwa aus militärischer Sicht, sicher interessant." Die MIT-Forscher sehen die Anwendungen daneben auch im Bereich des maschinellen Sehens oder in der Suche nach Überlebenden bei Gebäudeeinstürzen.

Details unter http://cameraculture.media.mit.edu/femtotransientimaging sowie http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/58402/656284100.pdf?sequence=1

Johannes Pernsteiner | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://web.mit.edu
http://www.ifsw.uni-stuttgart.de

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