Pewnego dnia, w niezbyt odległej przyszłości, wszyscy możemy nosić w kieszeniach aparaty fotograficzne, które wykraczają daleko poza możliwości naszych oczu.
Taki jest cel zespołu naukowców z University of Washington, który we współpracy z Microsoftem opracował niedrogą kamerę hiperspektralną, którą nazywają HyperCam.
Ludzkie oko, olśniewające swoją złożonością, widzi tylko ograniczony zasięg. Z całego spektrum elektromagnetycznego nasze oczy dostrzegają tylko trzy pasma kolorów - czerwony, zielony i niebieski. Tak więc naukowcy od dawna stosują obrazowanie hiperspektralne - technologię, która przenosi widmo elektromagnetyczne na setki pasm, aby tworzyć szczegółowe obrazy danych wykraczające poza to, co może zobaczyć oko - do różnych celów. Jest używany w rolnictwie i górnictwie do sprawdzania zawartości minerałów i poziomu wilgoci w glebie. Na powietrznych fotografiach hiperspektralnych niektóre typy gleby lub minerałów będą miały określone sygnatury spektralne, które tworzą wzory. Inspektorzy bezpieczeństwa żywności mogą wykorzystywać kamery hiperspektralne do oceny żywności pod kątem zawartości składników odżywczych lub zanieczyszczenia materiałem nieżywnościowym.
HyperCam wykorzystuje zarówno światło widzialne, jak i niewidzialne światło bliskiej podczerwieni, aby zaglądać pod powierzchnie obiektów i tworzyć wzory, aby pokazać naszym oczom, czego brakuje. Dla każdego obrazu generuje obraz z 17 różnych długości fali. Zintegrowane oprogramowanie wybiera następnie najlepsze elementy każdego obrazu, aby pasowały do siebie w całość. Uprzywilejowuje części obrazu, które pokazują rzeczy, których oko normalnie nie dostrzegłoby.
„[HyperCam] automatycznie próbuje zdefiniować, co jest przydatne w scenie”, wyjaśnia Mayank Goel, doktorant z University of Washington, który pracuje nad projektem HyperCam. „Wyolbrzymia to, czego ludzkie oko nie widzi”.
HyperCam może na przykład widzieć żyły pod ludzką skórą. Te wzory żył, w połączeniu z bardzo szczegółowymi zdjęciami aparatu na powierzchni skóry, można wykorzystać do celów identyfikacyjnych. W eksperymencie z udziałem 25 osób HyperCam był w stanie dopasować zdjęcia dłoni i ich pacjentów z ponad 99-procentową dokładnością. Ten wysoki poziom dokładności sugeruje, że HyperCam może mieć potencjalne zastosowania biometryczne, wykorzystując na przykład wzory skóry do odblokowywania smartfonów, a nawet jako identyfikator do celów płatności online.
Zdaniem Goela zdolność do tworzenia tak szczegółowych obrazów wzorów skóry może mieć również wiele zastosowań medycznych. Można go na przykład wykorzystać do monitorowania gojenia się ran w czasie, rejestrując drobnoziarniste zmiany, których ludzkie oko nie widzi.
HyperCam ma również kilka interesujących potencjalnych zastosowań dla konsumentów. Z łatwością rozróżnia dojrzałe i przejrzałe owoce, a także siniaki pod powierzchnią, które niszczą teksturę gruszki lub jabłka. Im bardziej owocowy, tym ciemniejszy będzie na obrazie HyperCam. Jest tak, ponieważ owoce dojrzałych owoców są bardziej miękkie; światło przenika raczej do owocu niż jest odbijane.
W przeciwieństwie do kamer hiperspektralnych wykorzystywanych do celów przemysłowych, które mogą kosztować tysiące dolarów, HyperCam kosztuje tylko około 800 USD. A twórcy twierdzą, że za jedyne 50 USD technologię można zaimplementować w telefonach komórkowych.
Technologia HyperCam ma ograniczenia. Nie można go używać w jasnym świetle dziennym, ponieważ zbyt dużo światła przerasta jego zdolności do tworzenia widma. Nawet w bardzo jasno oświetlonym sklepie spożywczym użytkownik może trzymać HyperCam dość blisko produktu - powiedzmy jedną stopę lub więcej - aby uzyskać dokładny odczyt.
Choć wybór najlepszych brzoskwiń na rynku byłby bez wątpienia przydatny, wynalazcy HyperCamu twierdzą, że ma on o wiele więcej potencjalnych zastosowań. I chociaż nie ma natychmiastowych planów sadzenia HyperCams w telefonach komórkowych, naukowcy mają nadzieję, że w najbliższym czasie będą pracować nad tym.
„Chcemy współpracować z [innymi] naukowcami”, mówi Goel. „Chodzi o to, że edukujemy ludzi, w jaki sposób produkują ten aparat, a następnie mogą go wygenerować na własne potrzeby”.
