Gambar Sinyal Radio Objek Tersembunyi dan Mempercepat
Para peneliti telah mengembangkan metode untuk menggunakan sinyal radio untuk membuat gambar dan video real-time dari objek tersembunyi dan bergerak. Sistem ini memungkinkan pencitraan waktu-nyata di sekitar sudut dan menembus dinding serta melacak objek yang bergerak cepat seperti puing-puing ruang angkasa berukuran milimeter yang terbang dengan kecepatan 20.000 mil per jam — semuanya dari jarak jauh.
Metode pencitraan adalah variasi pada radar, yang mengirimkan pulsa elektromagnetik, menunggu pantulan, dan mengukur waktu pulang pergi untuk menentukan jarak ke target. Radar multi-situs biasanya memiliki satu pemancar dan beberapa penerima yang menerima gema dan melakukan triangulasi untuk menemukan suatu objek. Metode baru — disebut m-Widar — menggunakan beberapa pemancar dan satu penerima.
Tim mendemonstrasikan teknik dalam ruang anechoic (non-echoing), membuat gambar pemandangan 3D yang melibatkan seseorang yang bergerak di belakang drywall. Daya pemancar setara dengan 12 ponsel yang mengirimkan sinyal secara bersamaan untuk membuat gambar target dari jarak sekitar 10 meter (30 kaki) melalui papan dinding. Sistem saat ini memiliki jangkauan potensial hingga beberapa kilometer. Dengan beberapa perbaikan, jangkauan bisa lebih jauh, hanya dibatasi oleh daya pemancar dan sensitivitas penerima.
Teknik dasarnya adalah bentuk pencitraan komputasi yang dikenal sebagai rendering sementara, yang telah ada sebagai alat rekonstruksi gambar sejak 2008. Idenya adalah menggunakan sampel kecil pengukuran sinyal untuk merekonstruksi gambar berdasarkan pola acak dan korelasi. Teknik ini sebelumnya telah digunakan dalam pengkodean komunikasi dan manajemen jaringan, pembelajaran mesin, dan beberapa bentuk pencitraan tingkat lanjut.
Baca Tanya Jawab dengan Peneliti
Fabio da Silva berbicara dengan Tech Briefs tentang m-Widar.
Teknik baru ini menggabungkan pemrosesan sinyal dan teknik pemodelan dari bidang lain untuk membuat rumus matematika baru untuk merekonstruksi gambar. Setiap pemancar memancarkan pola pulsa yang berbeda secara bersamaan dalam jenis urutan acak tertentu yang mengganggu dalam ruang dan waktu dengan pulsa dari pemancar lain dan menghasilkan informasi yang cukup untuk membangun sebuah gambar.
Antena pemancar beroperasi pada frekuensi dari 200 megahertz hingga 10 gigahertz, kira-kira bagian atas spektrum radio, yang mencakup gelombang mikro. Penerima terdiri dari dua antena yang terhubung ke digitizer sinyal. Data digital dipindahkan ke komputer laptop dan diunggah ke unit pemrosesan grafis untuk merekonstruksi gambar. Tim menggunakan metode untuk merekonstruksi adegan dengan 1,5 miliar sampel per detik, kecepatan bingkai gambar yang sesuai sebesar 366 kilohertz (bingkai per detik). Sebagai perbandingan, ini sekitar 100 hingga 1.000 kali lebih banyak frame per detik daripada kamera video ponsel.
Dengan 12 antena, sistem menghasilkan gambar 4096 piksel dengan resolusi sekitar 10 sentimeter pada pemandangan 10 meter. Resolusi gambar ini dapat berguna ketika sensitivitas atau privasi menjadi perhatian. Resolusi dapat ditingkatkan dengan meningkatkan sistem menggunakan teknologi yang ada termasuk lebih banyak antena pemancar dan generator sinyal acak dan digitizer yang lebih cepat. Di masa depan, gambar dapat ditingkatkan dengan menggunakan belitan kuantum, di mana sifat-sifat sinyal radio individu akan menjadi saling terkait.
Teknik pencitraan baru juga dapat diadaptasi untuk mentransmisikan cahaya tampak alih-alih sinyal radio - laser ultra-cepat dapat meningkatkan resolusi gambar tetapi akan kehilangan kemampuan untuk menembus dinding - atau gelombang suara yang digunakan untuk aplikasi pencitraan sonar dan ultrasound. Selain pencitraan kondisi darurat dan puing-puing luar angkasa, metode baru ini juga dapat digunakan untuk mengukur kecepatan gelombang kejut, metrik utama untuk mengevaluasi bahan peledak, dan untuk memantau tanda-tanda vital seperti detak jantung dan pernapasan.
