تحسن كبير في دقة التصوير الفوتوغرافي الثابت والديناميكي

تعتمد التكنولوجيا التي طورها باحثون من التخنيون على المفهوم المبتكر SPI (التصوير أحادي البكسل) - التصوير باستخدام مستشعر مزود ببكسل واحد. يتمتع هذا المفهوم، الذي يتيح التصوير الفوتوغرافي بدون كاميرا، بإمكانات واسعة النطاق في تطبيقات متنوعة مثل تطوير المكونات في أنظمة تنبيه المركبات ذاتية القيادة وتحسين قدرة المجاهر على الرؤية العميقة للأنسجة البيولوجية.

طور باحثون من كلية فيتربي للهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في التخنيون تقنية مبتكرة للتصوير السريع وأظهروا أدائها في إعادة إنتاج حركة حيوان صغير. التطوير المنشور في مجلة Nature Communications كان بقيادة البروفيسور أمير روزنتال، وطالب الدكتوراه يفغيني خاكموفيتش وطالب الماجستير ساجي مونين.

تعتمد التقنية التي طورها الباحثون على مفهوم SPI (التصوير أحادي البكسل) المبتكر - التصوير باستخدام مستشعر أحادي البكسل. يتمتع هذا المفهوم، الذي يتيح التصوير الفوتوغرافي بدون كاميرا، بإمكانيات واسعة في تطبيقات متنوعة مثل تطوير المكونات في أنظمة تنبيه المركبات ذاتية القيادة وتحسين قدرة المجاهر على رؤية أعماق الأنسجة البيولوجية.

يعتمد SPI على إضاءة الكائن بأنماط ضوئية مشفرة يتم إنتاجها عادةً بواسطة جهاز عرض. واستنادا إلى خصائص الضوء المنعكس من الجسم، يمكن إنتاج صورة الكائن باستخدام خوارزميات إعادة البناء. المشكلة هي أن هذه الأنظمة اتسمت حتى الآن بقيود كبيرة، أحدها سرعة التصوير بطيئة (شراء الصور بكلمات احترافية). ويرجع هذا المعدل إلى حقيقة أن أجهزة العرض نفسها بطيئة، وهي حقيقةلقد اقتصروا حتى الآن على تصوير الأشياء الثابتة. 

اخترق باحثو التخنيون القيد المذكور أعلاه باستخدام طريقة جديدة للتشفير المكاني للضوء بترددات غير مسبوقة - 2.4 ميجاهرتز مقارنة بـ 22 كيلوهرتز، وهو التردد الأقصى في تقنيات SPI اليوم. إنه على وشكتحسن أكثر من 100 مرة بمعدل الإسقاط وسرعة الحصول على الصورة. وباستخدام جهاز دوار مزود بقناع ترميز ضوئي، ابتكر الباحثون نمط إضاءة جديدًا تمامًا ومجهر SPI بقدرات غير مسبوقة.

ولتوضيح إمكانيات النظام، قام فريق البحث بإنتاج مقاطع فيديو بمعدل 72 صورة (إطار) في الثانية. تُظهر مقاطع الفيديو بدقة الحركة المعقدة لديدان C. elegans - وهو أمر لم يكن ممكنًا باستخدام تقنيات SPI الحالية.

قدم مركز Ohlendorf Minerva في التخنيون الدعم المالي للبحث.

لمقال في مجلة Nature Communications