Câmera elétrica inspirada em peixe vê na escuridão total

Robôs inspirados no peixe elefante (Gnathonemus petersii), nativo da África, conseguirão enxergar através das águas sujas normalmente encontradas em áreas de desastres ambientais ou quando é necessário procurar objetos em ambientes aquáticos - seja porque esses objetos estejam perdidos, seja porque eles precisam de manutenção.
Em vez das imagens ópticas captadas pelas câmeras tradicionais, engenheiros e zoólogos da Universidade de Bonn, na Alemanha, projetaram uma câmera capaz de gerar "imagens elétricas", nas quais as cores são detectadas como assinaturas elétricas dos objetos, assim como faz o peixe elefante.
Com um órgão elétrico na cauda, o peixe gera pulsos elétricos curtos até 80 vezes por segundo. Eletrorreceptores em sua pele, e especialmente em seu queixo, parecido com uma tromba, medem como os pulsos são modulados pelo ambiente.
Com esse "sentido elétrico", o peixe pode estimar distâncias, perceber formas e materiais e até distinguir entre objetos vivos e mortos. Em frações de segundo, ele usa os pulsos elétricos para detectar onde as larvas de mosquito, sua presa favorita, se escondem no fundo do seu habitat.
Martin Gottwald construiu uma câmera biônica inspirando-se nos dois tipos de eletrorreceptores que o peixe elefante usa em sua eletrolocalização ativa: Um deles mede a intensidade do sinal elétrico e o outro a forma de onda do pulso.
Combinando esses dois sinais, Gottwald descobriu que é possível produzir "cores elétricas", análogas às cores visuais detectadas pelo olho humano, só que por meio de sinais elétricos, em vez de luz visível.
"Com essa câmera elétrica biônica é possível fotografar 'imagens elétricas' de objetos sem qualquer luz, mesmo em um ambiente obscuro, que também permite uma análise das propriedades elétricas e espaciais dos objetos representados," conta o professor Gerhard von der Emde.
"Avaliações complementares mostraram que as imagens elétricas também podem ser usadas para determinar os 'traçados elétricos' dos objetos medidos, que, semelhantes aos seus contornos ópticos, podem fornecer informações sobre forma e orientação," disse Gottwald.
Os testes mostraram que o sistema baseado na câmera elétrica é capaz de identificar vários objetos naturais, como peixes, plantas ou madeira, bem como objetos artificiais, como esferas ou bastões de alumínio ou plástico.
Como não dependem da luz, nenhum dos parâmetros usados pela câmera é afetado pela escuridão ou pela turvidez da água.
Além de permitir o desenvolvimento de robôs ou drones de inspeção para operar em ambientes turvos ou com neblina, a equipe vê muitas outras aplicações para as câmeras elétricas, incluindo controle de materiais, monitoramento de dispositivos e aplicações médicas.

Créditos: Inovação Tecnológica

É possível filmar fenômenos ultrarrápidos com câmeras comuns

Talvez não seja preciso gastar uma pequena fortuna em câmeras de alta velocidade para filmar fenômenos que acontecem muito rapidamente e mostrá-los quadro a quadro.
Sam Dillavou, da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça, desenvolveu um novo método de processamento de imagens que pode capturar fenômenos extremamente rápidos usando qualquer tipo de câmera.
Seu método, chamado Técnica de Quadro Virtual (Virtual Frame Technique), oferece melhor desempenho do que qualquer câmera comercial de alta velocidade e é acessível a qualquer pessoa com sua câmera tradicional.
Dillavou demonstrou como partir de fotos comuns e gerar milhares de imagens intermediárias - os tais quadros virtuais - de fenômenos como um rasgo se alastrando através de um pedaço de tecido, uma bola de borracha batendo no chão, uma gota de água molhando uma superfície seca e um pedaço de fita adesiva soltando-se de uma superfície.
Em uma foto convencional de um fenômeno desses, a imagem fica desfocada porque tudo acontece rápido demais, com uma série de mudanças na cena enquanto o disparador da câmera está aberto.
O primeiro passo para ser possível gerar os quadros virtuais consiste em iluminar o fenômeno exatamente no momento em que a foto convencional é tirada, para que as partes borradas possam ser exploradas.
"Esse passo de iluminação inicial deve ser feito corretamente para que as partes desfocadas da imagem contenham a informação correta e possam ser usadas. Neste ponto, o objeto deve ter um estado instantâneo quantificável de ou bloquear completamente a luz ou deixá-la passar completamente," detalhou o professor John Kolinski.
O próximo passo é empregar o método de processamento de imagens desenvolvido pela equipe para melhorar a resolução temporal e o esquema de iluminação específico da imagem convencional, e depois transformá-la em uma imagem binária, ou seja, contendo píxeis pretos ou brancos.
Isto é uma vantagem porque muitos fenômenos naturais são binários - por exemplo, um pedaço de tecido está rasgado ou não, uma superfície está molhada ou seca. Isso significa que dois valores em tons de cinza bastam para representá-los, sem a necessidade dos mais de 15.000 valores de intensidade disponíveis nas câmeras convencionais.
Sacrificando a capacidade de resolver a intensidade, a equipe conseguiu usar a profundidade de bits do sensor da câmera - a quantidade de informações que o sensor consegue obter - para aumentar a taxa de quadros e, ao mesmo tempo, manter a resolução espacial total. A resolução temporal pode ser melhorada ainda mais ajustando o tempo do pulso de luz usado na iluminação da cena.
A técnica foi testada em fotos tiradas por todos os tipos de dispositivos, de smartphones a câmeras profissionais sofisticadas, e consistentemente resultou em uma taxa de quadros mais rápida. Embora seja necessária uma iluminação cuidadosa, perfeitamente sincronizada com o evento que se quer filmar, o método é bastante geral e pode ser usado para registrar uma grande variedade de fenômenos, desde impactos de gotículas até a mecânica de fraturas.
A equipe ainda está estudando como disponibilizar seu software de geração dos quadros virtuais.

Créditos: Inovação Tecnológica