EO

Wiskunde met de snelheid van het licht

11 november 2019 om 11:58 uur

Figuur (links) Meisje met de parel (J. Vermeer, circa 1665, collectie Mauritshuis, Den Haag, Nederland); (midden) replica van nano-dots van chroom; (rechtsboven) normaal beeld genomen onder niet-resonante omstandigheden; (rechtsonder) randbeeld genomen op resonantie.

Onderzoekers van Amolf en het Advanced Science Research Center in New York hebben een oppervlak gecreëerd met een nanostructuur die direct wiskundige bewerkingen kan uitvoeren op een ingevoerde afbeelding. Deze ontdekking kan de snelheid van bestaande beeldverwerkingstechnieken verhogen en het energieverbruik verlagen. Het werk maakt ultrasnelle objectdetectie en augmented reality-toepassingen mogelijk.


De onderzoekers publiceerden hun resultaten in Nano Letters.


Beeldverwerking vormt de kern van verschillende snelgroeiende technologieën, zoals augmented reality, autonoom rijden en meer algemene objectherkenning. Maar hoe vindt en herkent een computer een object? De eerste stap is om te begrijpen waar de grenzen liggen, vandaar dat randdetectie in een afbeelding het startpunt vormt voor beeldherkenning. Randdetectie wordt typisch digitaal uitgevoerd met behulp van geïntegreerde elektronische schakelingen die fundamentele snelheidsbeperkingen en een hoog energieverbruik impliceren, of op een analoge manier die omvangrijke optica vereist.


De onderzoekers creëerden een transparant substraat met een reeks silicium nanobars. Wanneer een beeld op dit oppervlak wordt geprojecteerd, vormt het doorgelaten licht een nieuw beeld dat de randen van het origineel laat zien.

amolf 

In een eerste experiment werd een afbeelding van het Amolf-logo op het metasurface geprojecteerd. Bij een speciaal ontworpen golflengte (726 nm) wordt een duidelijk beeld van de randen waargenomen. De wiskundige transformatie is het gevolg van het feit dat elke ruimtelijke frequentie die het beeld samenstelt een aangepaste transmissiecoëfficiënt door het metasurface heeft. Deze op maat gemaakte transmissie is het resultaat van een complexe interferentie van licht terwijl het zich verspreidt door het metasurface.


Om randdetectie experimenteel op een afbeelding aan te tonen, creëerden de onderzoekers een miniatuurversie van het schilderij Meisje met de parel door kleine chroomstippen op een transparant substraat te drukken. Als het beeld op het metasurface wordt geprojecteerd met behulp van off-resonante verlichting (λ = 750 nm), wordt het originele beeld duidelijk herkend. Als de verlichting daarentegen de juiste kleur heeft (λ = 726 nm), worden de randen duidelijk opgelost in het getransformeerde beeld.


caDirecte integratie van metasurface in een camera met CCD-chip.

 

Deze nieuwe optische computer- en beeldtechniek werkt met de snelheid van het licht en de wiskundige bewerking zelf verbruikt geen energie omdat het alleen passieve optische componenten omvat. Het metasurface kan eenvoudig worden geïmplementeerd door het rechtstreeks op een standaard CCD- of CMOS-detectorchip te plaatsen, waardoor nieuwe mogelijkheden worden geopend in hybride optische en elektronische computing die werkt tegen lage kosten, laag vermogen en kleine afmetingen.

 

Gerelateerd nieuws

Hoe zorg je dat veiligheid en beveiliging elkaar niet belemmeren?

Hoe zorg je dat veiligheid en beveiliging elkaar niet belemmeren?

Veiligheid en beveiliging: op het eerste oog lijken ze onlosmakelijk met elkaar verbonden, maar er zitten soms juist tegenstrijdigheden in de aanpak ervan. “Het nemen van veiligheidsmaatregelen kan leiden tot…

Betere energieconversie door nieuwe stromingsfysica in het superkritische gebied

Betere energieconversie door nieuwe stromingsfysica in het superkritische gebied

Rene Pecnik van de TU Delft krijgt een ERC Consolidator Grant van 2 miljoen euro voor systematisch onderzoek op het snijpunt van thermodynamica, vloeistofmechanica en stralingswetenschappen. Pecnik wil geavanceerde…

Op naar de Majorana qubit

Op naar de Majorana qubit

Clement Merckling van imec gaat nieuwe materialen ontwikkelen die moeten leiden tot Majorana qubits: de bouwstenen voor een volgende generatie kwantumcomputers. Voor dit project ontvangt Merckling een ERC Consolidator…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe Safety Field Box van Schmersal

Eenvoudige installatie-oplossing voor complexe machines: veiligheidsveldbus met PROFINET/PROFIsafe-veldbusinterface

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

16 december 2019, Delft

Informatiebijeenkomst over ‘wearable electronics’

Toelichting op de activiteiten van de nieuwe NEN-commissie ‘Wearable Electronics.

16 december 2019, D&F kantoor Breda

Richtlijn Arbeidsmiddelen

28 januari 2020, Den Bosch

Productie Proces Automatisering event

Het Productie Proces Automatisering event richt zich op de productie- en procesindustrie, machinebouwers,...

Meer agendapunten »