Pemindai MIT terahertz membaca buku tertutup dan surat tertutup

Foto: AP Foto / Akira Suemori Para

peneliti di Massachusetts Institute of Technology dan Georgia Institute of Technology telah mengembangkan pemindai terahertz yang memungkinkan Anda membaca buku tanpa membukanya. Ini adalah hal yang perlu untuk mendigitalkan folio yang rapuh yang dapat rusak saat membalik halaman. Selain itu, teknologi ini dapat digunakan untuk membaca surat dalam amplop tertutup, misalnya.

Para peneliti di MIT Media Lab melaporkan bahwa manajemen Metropolitan Museum of Art di New York telah menunjukkan minat pada teknologi. Seperti di beberapa museum lain, koleksi museum mereka memiliki sejumlah buku kuno yang menakutkan untuk dibuka. "Mereka bahkan tidak ingin menyentuhnya," kata Barmak Heshmat, seorang peneliti di MIT Media Lab dan salah satu penulis artikel ilmiah yang menggambarkan pemindai inovatif.

Ilmuwan juga menambahkan bahwa perangkat ini berguna tidak hanya untuk memindai buku atau membaca surat dalam amplop tertutup, tetapi juga untuk mempelajari bahan apa pun yang diterapkan dalam beberapa lapisan tipis. Ini bisa berupa gambar lama di bawah lapisan cat, isi tablet di bawah cangkang atau pelapis mobil di bawah lapisan cat eksternal.


Spesialis dari Institut Teknologi Massachusetts mengembangkan perangkat keras pemindai, dan rekan-rekan dari Institut Teknologi Georgia mengembangkan perangkat lunak untuk menghilangkan distorsi dan meningkatkan kualitas gambar yang dipindai. Para ilmuwan mengatakan bahwa program penghapusan huruf-distorsi bekerja dengan sangat baik sehingga dengan mudah mengenali banyak gambar CAPTCHA yang menggunakan karakter yang terdistorsi.

Radiasi terahertz adalah jenis radiasi elektromagnetik yang spektrum frekuensinya terletak antara rentang inframerah dan gelombang mikro. Rentang frekuensi dari 0,01 hingga 10 THz. Radiasi Terahertz banyak digunakan dalam sistem keamanan untuk memindai bagasi dan orang-orang. Dalam kedokteran, tomografi terahertz mulai digunakan, dan dalam sejarah seni delapan tahun lalu mereka mulai digunakanscanner terahertz untuk mempelajari pola yang tersembunyi di bawah lapisan cat. Pemindai semacam itu dapat mendeteksi cacat struktural tersembunyi dalam berbagai bahan.

Masalah utama saat memindai permukaan multi-layer buku adalah penurunan cepat pada level sinyal yang dipantulkan ketika "merendam" beberapa lapisan dalam. Sinyal sangat lemah sehingga menjadi sangat sulit untuk mengisolasinya dari kebisingan. Para peneliti telah menemukan teknik khusus untuk menyaring sinyal dan "memfokuskan" pada lapisan tipis tertentu.

Secara khusus, mereka menemukan cara untuk fokus pada setiap lapisan bahan multilayer menurut statistik radiasi elektromagnetik yang terdeteksi. Kemudian mereka memilih gambar spektral dengan kontras tertinggi untuk setiap lapisan menggunakan metode rata-rata waktu gerbang kelebihan spektral. Metode ini memungkinkan Anda untuk berhasil membaca halaman bahkan dengan rasio SNR rendah kurang dari 10 dB, memberikan rasio kontras 18 kali lebih tinggi daripada dengan pencocokan amplitudo konvensional.


Pengaturan eksperimental dengan tumpukan 9 lembar, yang masing-masing memiliki satu huruf alfabet Latin yang dicetak di satu sisi. Lembar kertas kantor lebih tebal dari biasanya

Perbedaan antara teks pada halaman dimungkinkan karena fakta bahwa antara halaman-halaman buku yang tertutup ada rongga udara dengan ketebalan sekitar 20 mikrometer. Rongga besar seperti itu dikaitkan dengan kekasaran kertas, karena terbuat dari kayu dan tidak mengalami penggilingan khusus. Karena perbedaan indeks bias udara dan kertas, dimungkinkan untuk secara akurat menentukan batas-batas rongga ini dengan sinyal pantulan yang diterima oleh detektor terahertz. Ini memungkinkan Anda mengenali lembar tertentu dalam tumpukan.


Hasil pengukuran: 9 huruf Latin pada lembar (A); hasil pemindaian, waktu kedatangan sinyal yang dipantulkan sesuai dengan kedalaman lapisan, perubahan saturasi sesuai dengan nilai normal dari amplitudo medan dalam satuan acak, nilai kurang dari 0,5 sesuai dengan amplitudo medan negatif (B); Sepotong kubus data dari amplitudo terekam dari medan listrik yang sesuai dengan waktu spesifik kedatangan sinyal yang dipantulkan, yaitu, ke lapisan tertentu (C)

Sejauh ini, algoritma dapat dengan benar menentukan jarak ke lubang udara di sekitar 20 lembar teratas tumpukan, tetapi dengan setiap halaman sinyal menjadi lebih lemah. Selama pengujian, pemindai berhasil mengenali 9 halaman dalam tumpukan dalam mode otomatis tanpa campur tangan dan pengaturan manusia.


Hasil pemindai dalam mode otomatis, dengan kontras yang ditingkatkan pada pasca-pemrosesan dan OCR.

Para ilmuwan tidak kehilangan harapan untuk meningkatkan kualitas pemindaian menggunakan detektor yang lebih sensitif dan sumber radiasi terahertz yang lebih kuat.

Radiasi Terahertz adalah bidang teknik yang relatif baru. Karya Massachusetts Institute of Technology dan Georgia Institute of Technology adalah salah satu yang pertama di mana alat-alat baru dan metode canggih pemrosesan gambar komputer digabungkan. Ini baru permulaan.

Teknologi ini sekarang aktif berkembang, sehingga di tahun-tahun mendatang akan lebih banyak dan lebih banyak instrumen yang sensitif dan akurat akan muncul. Mungkin mereka akan dapat membaca isi bukan satu surat yang disegel, tetapi segera satu kantong penuh surat.

Artikel ilmiah"Pencitraan spektral terahertz berdasarkan waktu untuk
ekstraksi konten melalui struktur berlapis" diterbitkan pada 9 September 2016 dalam jurnal Nature Communications (doi: 10.1038 / ncomms12665).

Source: https://habr.com/ru/post/id397399/