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

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Beter begrip van het gedrag van elektronen in plasma's

Promovendus Bart Platier van de TU/e heeft een nieuwe op plasma gebaseerde productietechniek ontwikkeld voor belichtingsdiffusors, met behulp van plasma’s op lage temperatuur en onder atmosferische druk.…

Bewolkte dagen leveren grootste pieken zonne-energie

Bewolkte dagen leveren grootste pieken zonne-energie

Bewolkte dagen leveren stroompieken die twintig procent groter kunnen zijn dan bij een strakblauwe lucht. Dat blijkt uit een studie van WUR, Liander en andere partijen naar de impact van zonne-energie op het…

Waarom planten groen zijn

Wat de zonnecel kan leren van de plant

Een internationaal team van onderzoekers heeft een model geformuleerd dat een algemene eigenschap reproduceert van light harvesting (licht oogsten), zoals waargenomen voor vele fotosynthetische organismen. De kennis kan…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Nieuwe kleine transponderschakelaar CTM

De nieuwe CTM is heel klein en is geschikt voor elke radius vanaf slechts 15cm. Toch is het een volwaardige PL e - Cat....

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

14 juli 2020, online

Hannover Messe Digital Days

Een digitaal overzicht van actuele ontwikkelingen op het gebied van industrie, energie en logistiek en...

11 augustus 2020, Vianen

Masterclass Machineveiligheid XL

11, 12 , 18, 19 augustus 2020

19 augustus 2020, Vianen

Machineveiligheid in een dag

Meer agendapunten »