Research press release

【電気工学】デジタルカメラ写真を使って隠れた物体を可視化する

Nature

Electrical engineering: Viewing hidden objects with digital cameras

通常のデジタルカメラを使って、視線方向にない物体を可視化する方法について報告する論文が、今週掲載される。こうしたことはこれまでは高価な特殊光学系でなければ実現できなかったが、この論文には、より低コストで単純な方法が報告されており、隠れた物体の可視化に大きな進歩がもたらされた。

非視線方向イメージング法は、物体の表面で反射した光を分析して、視線方向にない物体の画像をコンピューターによって再構成する方法だ。この反射現象は、一般的なペリスコープに用いられる反射鏡に似た役割を果たしている。ただし従来技術には、高コストのパルスレーザーと非常に高速な光検出器が必要だった。

今回Vivek Goyalたちは、コンピューターにより制御された通常のデジタルカメラを用いて、コンピューターによるペリスコープ法を実証した。今回の研究では、カメラの視線方向から外れた位置に配置した液晶画面上に画像を表示し、この画像を不透明な遮蔽物体によって部分的に覆い隠した。液晶画面からの光によって、反射壁面上には遮蔽物体の半影が生じた。この反射壁面からの光の分布(液晶画面が発する光と遮蔽物体の半影からなる)のスナップショットを、デジタルカメラで撮影した。次に、このスナップショットをコンピューターアルゴリズムによって再構成し、カメラの視線方向から外れた位置に表示された液晶画像の2次元カラー画像を生成した。Goyalたちは、漫画中の顔、文字、縞模様などの再構成画像を提示しており、これらの画像では、大きな特徴(白と赤の斑点など)は明瞭に表示されるのに対し、小さな特徴(目など)は表示されるものの再構成精度が低かった。

今回の知見は、デジタルカメラを用いた非視線方向イメージングの実現可能性を実証しており、危険な環境のモニタリングやナビゲーション、隠れている敵の発見などに応用できる可能性がある。

Ordinary digital cameras can be used to view out-of-sight objects, reports a paper published in Nature this week. This feat has previously only been achieved with specialist and expensive optical systems, and this cheaper, simpler technique represents a major advance in viewing hidden objects.

Non-line-of-sight imaging techniques analyse the light reflected off a surface - which plays a role similar to that of a mirror in a conventional periscope - to computationally reconstruct the image of an object hidden from view. However, previous techniques have required pulsed lasers and very fast light detectors, at high cost.

Vivek Goyal and colleagues demonstrate a computational periscopy approach using an ordinary digital camera controlled by a computer. Out of sight of the camera, an image displayed on a screen is partially obscured by an opaque object. This occluding object casts a partial shadow (penumbra) on a reflective wall. The digital camera captures snapshots of the distribution of light from the reflective wall, which is made up of light emanating from the hidden screen as well as the penumbra of the occluding object. Computer algorithms then reconstruct the snapshots to create a two-dimensional colour image of the hidden scene. The authors present reconstructed images including cartoon faces, letters and striped patterns, in which larger features (such as white and red patches) are clearly displayed whereas smaller features (such as eyes) are visible but less accurately reconstructed.

These findings demonstrate the feasibility of non-line-of-sight imaging using digital cameras and could have applications in the monitoring of hazardous environments, navigation and detecting hidden adversaries.

doi: 10.1038/s41586-018-0868-6

「Nature 関連誌注目のハイライト」は、ネイチャー広報部門が報道関係者向けに作成したリリースを翻訳したものです。より正確かつ詳細な情報が必要な場合には、必ず原著論文をご覧ください。

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