يقرأ الماسح الضوئي MIT terahertz الكتب المغلقة والخطابات المختومة

الصورة: AP Photo / قام أكيرا سويموري

باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومعهد جورجيا للتكنولوجيا بتطوير ماسح ضوئي terahertz يسمح لك بقراءة الكتب دون فتحها. هذا أمر ضروري لرقمنة الأوراق الهشة التي يمكن أن تتلف عند قلب الصفحات. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام التكنولوجيا لقراءة الحروف في الأظرف المختومة ، على سبيل المثال.

أفاد باحثون في MIT Media Lab أن إدارة متحف متروبوليتان للفنون في نيويورك أظهرت بالفعل اهتمامًا بالتكنولوجيا. كما هو الحال في بعض المتاحف الأخرى ، تحتوي مجموعة المتاحف الخاصة بها على عدد من الكتب القديمة المخيفة لفتحها. يقول Barmak Heshmat ، باحث في MIT Media Lab وأحد مؤلفي مقال علمي يصف ماسحًا مبتكرًا: "إنهم لا يريدون حتى لمسهم " .

أضاف العالم أيضًا أن الجهاز مفيد ليس فقط لمسح الكتب أو قراءة الحروف في أظرف محكمة الغلق ، ولكن أيضًا لدراسة أي مواد يتم تطبيقها في عدة طبقات رقيقة. يمكن أن يكون هذا رسمًا قديمًا تحت طبقة طلاء أو محتويات قرص تحت غلاف أو طلاء سيارة تحت طبقة طلاء خارجية.


قام المتخصصون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بتطوير أجهزة الماسح الضوئي ، وقام الزملاء من معهد جورجيا للتكنولوجيا بتطوير البرنامج لإزالة التشوهات وتحسين جودة الصور الممسوحة ضوئيًا. يقول العلماء أن برنامج إزالة تشويه الحروف يعمل بشكل جيد للغاية بحيث يسهل التعرف على العديد من صور CAPTCHA التي تستخدم أحرفًا مشوهة.

إشعاع تيراهيرتز هو نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي الذي يقع طيف تردده بين نطاقات الأشعة تحت الحمراء والميكروويف. نطاق التردد من 0.01 إلى 10 THz. يستخدم إشعاع تيراهيرتز على نطاق واسع في أنظمة الأمن لفحص الأمتعة والأشخاص. في الطب ، بدأ استخدام التصوير المقطعي تيراهيرتز ، وفي تاريخ الفن قبل ثماني سنوات بدأوا في استخدامهالماسحات الضوئية terahertz لدراسة الأنماط المخفية تحت طبقات الطلاء. يمكن لهذه الماسحات الضوئية الكشف عن العيوب الهيكلية الخفية في المواد المختلفة.

تكمن المشكلة الرئيسية عند مسح أسطح الكتب متعددة الطبقات في الانخفاض السريع في مستوى الإشارة المنعكسة عند "غمر" عدة طبقات عميقة. الإشارة ضعيفة للغاية بحيث يصبح من الصعب جدًا عزلها عن الضوضاء. اخترع الباحثون تقنية خاصة لتصفية الإشارة و "التركيز" على طبقة رقيقة محددة.

على وجه الخصوص ، وجدوا طريقة للتركيز على كل طبقة من المواد متعددة الطبقات وفقًا لإحصاءات الإشعاع الكهرومغناطيسي المكتشف. ثم يختارون الصور الطيفية بأعلى تباين لكل طبقة باستخدام طريقة متوسط ​​الوقت للبوابة الزائدة الطيفية. تسمح لك هذه الطريقة بقراءة الصفحات بنجاح حتى مع نسبة SNR منخفضة أقل من 10 ديسيبل ، مما يوفر نسبة تباين أعلى بـ 18 مرة من مطابقة السعة التقليدية.


إعداد تجريبي مع مجموعة من 9 أوراق ، لكل منها حرف واحد من الأبجدية اللاتينية مطبوع على جانب واحد. أوراق مكتب ورقة أكثر سمكا من المعتاد

التمييز بين النص على الصفحات ممكن بسبب حقيقة أنه بين صفحات الكتاب المغلق تبقى تجاويف هوائية بسماكة حوالي 20 ميكرومتر. ترتبط هذه التجاويف الكبيرة بخشونة الورق ، لأنها مصنوعة من الخشب ولا تخضع لطحن خاص. نظرًا لمؤشرات الانكسار المختلفة للهواء والورق ، من الممكن تحديد حدود هذه التجاويف بدقة من خلال الإشارة المنعكسة التي يستقبلها كاشف تيراهيرتز. هذا يسمح لك بالتعرف على أوراق معينة في المكدس.


نتيجة القياس: 9 أحرف لاتينية على الملاءات (A) ؛ نتيجة المسح ، يتوافق وقت وصول الإشارة المنعكسة مع عمق الطبقة ، يتوافق التغيير في التشبع مع القيمة المقيسة لاتساع المجال في الوحدات التعسفية ، والقيم الأقل من 0.5 تتوافق مع اتساع المجال السلبي (B) ؛ شريحة مكعب بيانات السعة المسجلة للمجال الكهربائي تقابل وقتًا محددًا من وصول الإشارة المنعكسة ، أي إلى طبقة معينة (C)

حتى الآن ، يمكن للخوارزمية تحديد المسافة إلى تجاويف الهواء بشكل صحيح في حوالي أعلى 20 ورقة من المكدس ، ولكن مع كل صفحة تصبح الإشارة أضعف. أثناء الاختبار ، تعرف الماسح الضوئي بنجاح على 9 صفحات في مجموعة في الوضع التلقائي دون تدخل بشري وإعداد.


نتيجة الماسح الضوئي في الوضع التلقائي ، مع التباين المحسّن في المعالجة اللاحقة

وعلماء التعرف الضوئي على الحروف لا يفقد الأمل في تحسين جودة المسح باستخدام أجهزة كشف أكثر حساسية ومصادر أقوى لإشعاع تيراهيرتز.

إشعاع تيراهيرتز هو مجال جديد نسبيًا في الهندسة. إن عمل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ومعهد جورجيا للتكنولوجيا هو واحد من أول عمل يتم فيه الجمع بين الأدوات الجديدة والأساليب المتقدمة لمعالجة صور الكمبيوتر. هذه هي البداية فقط.

تتطور التكنولوجيا الآن بنشاط ، لذلك في السنوات القادمة ستظهر أدوات أكثر دقة وأكثر حساسية ودقة. ربما سيتمكنون من قراءة محتويات رسالة واحدة مختومة ، ولكن على الفور مجموعة كاملة من الرسائل.

مقال علمي"تيراهيرتز الوقت الطيفي التصوير لمحتوى بوابة
استخراج من خلال هياكل الطبقات" نشرت 9 سبتمبر 2016 في مجلة نيتشر الاتصالات (دوى: 10.1038 / ncomms12665).

Source: https://habr.com/ru/post/ar397399/