Op een dag, in de niet al te verre toekomst, kunnen we allemaal camera's in onze zakken dragen die veel verder kunnen kijken dan waartoe onze ogen in staat zijn.
Dat is het doel van een team van onderzoekers van de Universiteit van Washington die, in samenwerking met Microsoft, een betaalbare hyperspectrale camera hebben ontwikkeld die ze HyperCam noemen.
Hoewel het menselijk oog oogverblindend is in zijn complexiteit, kan het slechts een beperkt bereik zien. Van het gehele elektromagnetische spectrum nemen onze ogen slechts drie kleurenbanden waar - rood, groen en blauw. Daarom gebruiken wetenschappers al heel lang hyperspectrale beeldvorming - een technologie die het elektromagnetische spectrum in honderden banden snijdt om gedetailleerde gegevensbeelden te maken die verder gaan dan wat het oog kan zien - voor verschillende doeleinden. Het wordt gebruikt in de landbouw en de mijnbouw om te kijken naar dingen zoals het mineraalgehalte en het vochtgehalte van de bodem. In hyperspectrale foto's vanuit de lucht hebben bepaalde soorten grond of mineralen specifieke spectrale handtekeningen die patronen vormen. Voedselveiligheidsinspecteurs kunnen hyperspectrale camera's gebruiken om voedingsmiddelen te beoordelen op voedingswaarde of besmetting door niet-voedingsmateriaal.
HyperCam gebruikt zowel zichtbaar licht als onzichtbaar nabij-infrarood licht om onder de oppervlakken van objecten te turen en patronen te creëren om onze ogen te laten zien wat ze missen. Voor elke foto genereert het een afbeelding uit 17 verschillende golflengtes. De geïntegreerde software kiest vervolgens de beste stukjes van elke afbeelding om in een geheel te passen. Het bevoorrecht delen van het beeld die dingen laten zien die het oog normaal gesproken niet zou waarnemen.
"[HyperCam] probeert automatisch te definiëren wat nuttig is in een scène, " legt Mayank Goel uit, een promovendus aan de Universiteit van Washington die aan het HyperCam-project werkt. "Het overdrijft wat het menselijk oog niet kan zien."
HyperCam kan bijvoorbeeld aderen zien onder de menselijke huid. Deze aderpatronen, gecombineerd met de ultra-gedetailleerde beelden van de camera van de oppervlaktepatronen van een huid, kunnen worden gebruikt voor identificatiedoeleinden. In een experiment met 25 proefpersonen kon HyperCam foto's van handen en hun proefpersonen met meer dan 99 procent nauwkeurig matchen. Deze hoge nauwkeurigheid suggereert dat HyperCam potentieel biometrisch gebruik kan hebben, bijvoorbeeld door het gebruik van skinpatronen om smartphones te ontgrendelen, of zelfs als een ID voor online betalingsdoeleinden.
De mogelijkheid om dergelijke gedetailleerde afbeeldingen van huidpatronen te maken, kan ook een aantal medische toepassingen hebben, zegt Goel. Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een wondgenezing in de loop van de tijd te volgen en fijnkorrelige veranderingen vast te leggen die het menselijk oog niet kan zien.
HyperCam heeft ook een aantal interessante potentiële toepassingen voor consumenten. Het kan gemakkelijk onderscheid maken tussen rijp en overrijp fruit, en suss out onder het oppervlak kneuzingen die de textuur van een peer of een appel bederven. Hoe rijper het fruit, hoe donkerder het zal verschijnen op een HyperCam-afbeelding. Dit komt omdat rijpere vruchten zachter zijn; licht dringt door in de vrucht in plaats van te worden gereflecteerd.
In tegenstelling tot de hyperspectrale camera's die worden gebruikt voor industriële doeleinden, die duizenden dollars kunnen kosten, is HyperCam slechts ongeveer $ 800. En de makers zeggen dat de technologie voor slechts $ 50 kan worden geïmplanteerd in mobiele telefoons.
De technologie van HyperCam heeft beperkingen. Het kan niet worden gebruikt bij helder daglicht, omdat teveel licht zijn mogelijkheden om het spectrum te verdelen zal overweldigen. Zelfs in een zeer helder verlichte supermarkt moet een gebruiker een HyperCam mogelijk vrij dicht bij de producten houden - zeg een voet of zo - om een nauwkeurige meting te krijgen.
Hoewel het ongetwijfeld nuttig zou zijn om de beste perziken op de markt te kiezen, zeggen de uitvinders van HyperCam dat het veel meer potentiële toepassingen heeft. En hoewel er geen onmiddellijke plannen zijn om HyperCams in mobiele telefoons te planten, hopen de onderzoekers hier in de nabije toekomst naar toe te werken.
"We willen samenwerken met [andere] wetenschappers", zegt Goel. "Het idee is dat we mensen leren hoe ze deze camera maken en dat ze deze vervolgens voor hun eigen toepassingen kunnen genereren."
