En ny optisk teknik för att upptäcka dolda mönster kan i framtiden göra det möjligt för piloter att se klart genom dimma och läkare skulle kunna undersöka patienter utan kirurgiska ingrepp. Bland många andra revolutionerande tillämpningar.
Tekniken som utvecklats av ingenjörer vid universitetet i Princeton i USA bygger på möjligheten att klargöra en bild med strålar av ljus som normalt skulle göra bilden oigenkännlig, såsom ljus som sprids av moln, mänsklig vävnad eller smutsigt vatten.
I sina experiment återställde forskare en mörk och diffus bild till ett tydligt mönster av siffror och linjer. Processen kan liknas vid att förbättra en dålig TV-mottagning genom att använda den förvrängda eller "brusiga" delen av sändningssignalen.
– Normalt anses brus vara en dålig sak, men ibland kan brus och signaler samverka och energin från bruset kan användas för att förstärka signalen. För svaga signaler i till exempel avlägsna eller mörka bilder kan kvaliteten faktiskt förbättras genom att man lägger till brus, säger Jason Fleischer, professor i elektroteknik vid Princetonuniversitetet.
Möjligheten att förbättra signalerna på detta sätt skulle kunna förbättra en rad signaltekniker, till exempel de radarsystem piloter använder för att navigera genom turbulens. Metoden skulle också kunna tillämpas inom ”steganography”, tekniken att maskera signaler av säkerhetsskäl. Resultaten av forskningen presenterades den 14 mars i Nature Photonics.
Tekniken kan liknas vid att ta en bild av en person i mörker. Så gör man personen ljusare och bakgrunden mörkare. Konstrasten gör så att personen framträder skarpt.
Tekniken, som kallas "stokastisk resonans”, fungerar bara för rätt mängd av brus, eftersom alltför mycket dränker signalen. Stokastisk resonans har observerats inom en mängd olika områden, men aldrig använts på detta sätt för bildbehandling.
Baserat på resultaten av sina experiment har forskarna utvecklat en ny teori för hur brusiga signaler rör sig genom icke-linjära material, en teknik som kombinerar idéer från statistisk fysik, informationsteori och optik.
