Muchos fenómenos que ocurren en la naturaleza y la industria suceden muy rápidamente: una rasgadura que atraviesa un trozo de tela, una pelota de goma que rebota en un piso duro, una gota de agua que moja una superficie seca y un trozo de cinta adhesiva que se desprende, por ejemploCapturar imágenes de estos fenómenos ayudaría a los científicos a comprenderlos mejor, pero las cámaras convencionales no son lo suficientemente rápidas, y las cámaras de alta velocidad son prohibitivamente caras.
Pero los científicos del Laboratorio de Mecánica de Interfaces Suaves de EPFL, que trabajan en asociación con investigadores de la Universidad de Harvard en el laboratorio SMR, han desarrollado un nuevo método de imagen llamado Técnica de Marco Virtual VFT que puede generar miles de imágenes de estos fenómenos a medida que ocurrenpaso a paso, usando una foto tomada desde cualquier tipo de dispositivo, incluido un teléfono inteligente. Además, se ha demostrado que VFT funciona mejor que las cámaras de alta velocidad.
Trabajando con una foto convencional
El método comienza analizando una foto convencional. "Si usa una cámara normal para tomar una foto de una gota de agua que golpea una superficie seca, el movimiento del agua hará que la imagen se vea borrosa. Pero estas áreas borrosas son precisamente dondeel fenómeno está ocurriendo, tanto espacial como temporalmente. Eso es lo que utiliza nuestra técnica para reconstruir el fenómeno subyacente ", dice John Kolinski, profesor de la Facultad de Ingeniería de la EPFL. En otras palabras, VFT funciona deconstruyendo las partes borrosas de las imágenes.
Un método para fenómenos binarios
El primer paso es iluminar el fenómeno justo cuando se toma la imagen convencional, de modo que las partes borrosas puedan explotarse. "Este paso de iluminación inicial debe realizarse correctamente para que las partes borrosas de la imagen contengan la información correctay puede usarse. En este punto, el objeto debe tener un estado instantáneo cuantificable de bloqueo total de la luz o de dejarla pasar completamente ", dice Kolinski. El siguiente paso es emplear métodos avanzados de procesamiento de imágenes para mejorar la resolución temporal de la imagen convencional.y un esquema de iluminación específico, y luego convertirlo en una imagen binaria, es decir, que contenga píxeles en blanco o negro.
Este método ofrece una ventaja porque muchos fenómenos naturales son binarios; por ejemplo, una pieza de tela está rota o no, una superficie está húmeda o seca. Eso significa que solo se necesitan dos valores de escala de grises para representarlos:- sin necesidad de los más de 15,000 valores de intensidad disponibles con las cámaras convencionales. Al sacrificar la capacidad de resolver la intensidad, los científicos pudieron usar la profundidad de bits del sensor de la cámara, o la cantidad de información que el sensor puede obtener, para aumentar la velocidad de fotogramas mientrasconservando la resolución espacial completa. La resolución temporal se puede mejorar aún más ajustando el tiempo de un pulso de luz.
fotos de lapso de tiempo en períodos extremadamente cortos
VFT, por lo tanto, descompone una foto convencional de un objeto en movimiento rápido en miles de imágenes que muestran cada paso del proceso. "Es como tomar fotos en un lapso de tiempo de un fenómeno casi instantáneo", dice Kolinski. Los científicos probaron su técnicaen imágenes tomadas por todo tipo de dispositivos, desde teléfonos inteligentes hasta cámaras profesionales sofisticadas, y descubrió que siempre resultaba en una velocidad de cuadros más rápida. Si bien se requiere una iluminación cuidadosa, el método es bastante general y se ha utilizado para grabar una gran variedad defenómenos, desde impactos de gotas hasta mecánica de fracturas.
Video de la gota de agua que impacta la superficie: http://www.youtube.com/watch?v=NVq9TN6ejH0
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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