Un giorno, in un futuro non troppo lontano, potremmo portare in tasca tutte le macchine fotografiche che possono vedere ben oltre ciò di cui sono capaci i nostri occhi.
Questo è l'obiettivo di un team di ricercatori dell'Università di Washington che, lavorando in collaborazione con Microsoft, ha sviluppato una telecamera iperspettrale economica che chiamano HyperCam.
L'occhio umano, sebbene abbagliante nella sua complessità, può vedere solo un raggio limitato. Di tutto lo spettro elettromagnetico, i nostri occhi percepiscono solo tre bande di colore: rosso, verde e blu. Quindi gli scienziati hanno usato a lungo l'imaging iperspettrale, una tecnologia che scolpisce lo spettro elettromagnetico in centinaia di bande per creare immagini di dati dettagliate oltre ciò che l'occhio può vedere, per una varietà di scopi. È usato in agricoltura e nelle miniere per esaminare cose come il contenuto di minerali e il livello di umidità del suolo. Nelle fotografie aeree iperspettrali, alcuni tipi di terreno o minerali avranno firme spettrali specifiche che formano schemi. Gli ispettori della sicurezza alimentare possono utilizzare telecamere iperspettrali per valutare gli alimenti per contenuto nutrizionale o contaminazione da un materiale non alimentare.
HyperCam utilizza sia la luce visibile sia la luce invisibile nel vicino infrarosso per scrutare sotto le superfici degli oggetti e creare modelli per mostrare ai nostri occhi ciò che manca. Per ogni immagine, genera un'immagine da 17 diverse lunghezze d'onda. Il suo software integrato sceglie quindi i pezzi migliori di ogni immagine per adattarli insieme in un tutto. Privilegia parti dell'immagine che mostrano cose che l'occhio normalmente non percepirebbe.
"[HyperCam] cerca automaticamente di definire ciò che è utile in una scena", spiega Mayank Goel, uno studente di dottorato all'Università di Washington che lavora al progetto HyperCam. "Esagera ciò che l'occhio umano non può vedere."
HyperCam può, ad esempio, vedere le vene sotto la pelle umana. Questi motivi venosi, combinati con le immagini ultra dettagliate della fotocamera dei motivi superficiali di una pelle, possono essere utilizzati a scopo di identificazione. In un esperimento che ha coinvolto 25 soggetti, HyperCam è stato in grado di abbinare le fotografie delle mani e dei loro soggetti con una precisione superiore al 99%. Questo elevato livello di accuratezza suggerisce che HyperCam potrebbe avere potenziali usi biometrici, ad esempio utilizzando modelli di skin per sbloccare smartphone, o anche come ID per scopi di pagamento online.
La capacità di realizzare immagini così dettagliate di modelli di pelle potrebbe anche avere una serie di usi medici, afferma Goel. Potrebbe, ad esempio, essere usato per monitorare una guarigione della ferita nel tempo, catturando cambiamenti a grana fine che l'occhio umano non può vedere.
HyperCam ha alcuni potenziali usi interessanti anche per i consumatori. Può facilmente distinguere tra frutto maturo e troppo maturo, e lividi sotto la superficie che rovinano la consistenza di una pera o di una mela. Più maturo è il frutto, più scuro apparirà su un'immagine HyperCam. Questo perché i frutti più maturi sono più morbidi; la luce penetra nel frutto anziché essere riflessa.
A differenza delle telecamere iperspettrali utilizzate per scopi industriali, che possono costare migliaia di dollari, HyperCam costa solo $ 800. E i creatori dicono, per soli $ 50, la tecnologia potrebbe essere impiantata nei telefoni cellulari.
La tecnologia di HyperCam ha dei limiti. Non può essere utilizzato alla luce del giorno, poiché troppa luce travolgerà le sue capacità di intagliare lo spettro. Anche in una drogheria molto illuminata, un utente potrebbe dover tenere un HyperCam abbastanza vicino al prodotto - diciamo circa un piede - per ottenere una lettura accurata.
Pur essendo in grado di scegliere le migliori pesche sul mercato sarebbe senza dubbio utile, gli inventori di HyperCam affermano che ha molti più usi potenziali. E mentre non ci sono piani immediati per piantare HyperCam nei telefoni cellulari, i ricercatori sperano di lavorare per questo nel prossimo futuro.
"Vogliamo lavorare con [altri] scienziati", afferma Goel. "L'idea è quella di educare le persone su come realizzano questa fotocamera, e quindi possono generarla per le proprie applicazioni."
