연구원들은 메타광학 장치를 사용하여 열화상을 위한 새로운 기술을 개발했습니다. 이 접근 방식은 촬영되는 물체에 대한 보다 자세한 정보를 제공하여 잠재적으로 자율 항법, 보안, 열화상, 의료 영상 및 원격 감지 분야에서 열화상 응용 분야를 확장합니다.
"우리의 방법은 대형 필터 휠이나 간섭계에 의존하기 때문에 종종 부피가 크고 정교해지는 전통적인 스펙트럼 열화상 장비의 문제를 극복했습니다."라고 퍼듀 대학의 연구팀 리더인 Zubin Jacob이 말했습니다. "우리는 메타광학 장비와 최첨단 컴퓨터 이미징 알고리즘을 결합하여 콤팩트하고 견고하면서도 넓은 시야를 갖춘 시스템을 만들었습니다."
Optics Publishing Group의 영향력 있는 연구 저널인 Optica에서 저자는 회전 요소 표면 스택을 사용하여 열광을 스펙트럼 및 편광 구성 요소로 분해하는 새로운 스펙트럼 편광 분해 시스템을 설명합니다. 이러한 방식으로 이미징 시스템은 기존 열화상 기술로 획득한 강도 정보 외에도 열 복사의 스펙트럼 및 편광 세부 정보를 캡처할 수 있습니다.
연구진의 연구에 따르면 새로운 시스템은 상업용 열화상 카메라와 함께 사용하여 다양한 재료를 성공적으로 분류할 수 있으며, 이는 기존 열화상 카메라에서는 어려운 작업인 경우가 많습니다. 이 방법은 온도 변화를 구별하고 스펙트럼 편광 특성을 기반으로 재료를 식별할 수 있어 자율 항법을 포함한 다양한 응용 분야에서 안전성과 효율성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
이 기사의 제1저자이자 Purdue University의 박사후 연구원인 Xueji Wang은 다음과 같이 말했습니다. "기존의 자율 항법 방법은 주로 저조도나 악천후와 같은 열악한 조건에서 작동하기 어려운 RGB 카메라에 의존합니다. 열 보조 감지 및 거리 측정 기술과 결합된 우리의 스펙트럼 편광 열화상 카메라는 이러한 어려운 상황에서 중요한 정보를 제공하여 RGB 또는 기존 열화상 카메라보다 더 선명한 이미지를 제공할 수 있습니다. 실시간 비디오 캡처를 달성하면 이 기술은 장면 인식과 전반적인 향상을 크게 향상시킬 수 있습니다. 안전."
더 작은 카메라로 더 많은 작업을 수행하세요
장파 적외선 분광법 편광 이미징은 야간 투시, 머신 비전, 미량 가스 감지 및 열 이미징과 같은 응용 분야에 중요합니다. 그러나 오늘날의 스펙트럼 극 장파 적외선 이미저는 부피가 크고 스펙트럼 해상도와 시야가 제한되어 있습니다.
이러한 한계를 극복하기 위해 연구자들은 복잡한 방식으로 빛을 조작할 수 있는 초박형 구조 표면인 대면적 요소 표면으로 눈을 돌리고 있습니다. 맞춤형 적외선 반응을 갖춘 회전 분산 메타표면을 설계한 후 이러한 메타표면을 사용하여 이미징 응용 분야에 적합한 대면적(직경 2.5cm) 회전 장치를 만들 수 있는 제조 공정을 개발했습니다. 그 결과 회전 스택의 크기는 10x10x10cm 미만이며 기존 적외선 카메라와 함께 사용할 수 있습니다.
"이러한 대면적 요소 광학 장치를 컴퓨터 이미징 알고리즘과 결합하면 열 복사 스펙트럼을 효율적으로 재구성하는 데 도움이 됩니다. 이로 인해 스펙트럼 극지 열 이미징 시스템이 이전 시스템보다 더 작고 견고하며 효율적입니다."
열화상을 사용하여 재료 분류
새로운 시스템을 평가하기 위해 연구원들은 각각 고유한 스펙트럼 극성 특성을 갖는 다양한 재료와 미세 구조를 사용하여 "Purdue University"를 표기했습니다. 시스템에서 획득한 스펙트럼 극좌표 정보를 사용하여 서로 다른 물질과 물체를 정확하게 구별했습니다. 또한 시스템의 재료 분류 정확도가 기존 열화상 방법에 비해 3배 더 높음을 입증하여 시스템의 효율성과 다양성을 강조했습니다.
연구원들은 새로운 방법이 상세한 열화상이 필요한 응용 분야에 특히 유용할 것이라고 말했습니다. Wang Xueji는 "예를 들어 보안 분야에서는 사람 몸에 숨겨진 물건이나 물질을 탐지하여 공항 시스템에 혁명을 일으킬 수 있습니다"라고 말했습니다. "또한 작고 견고한 디자인으로 다양한 환경 조건에서의 적용 가능성이 향상되어 자율 항법과 같은 응용 분야에 특히 유용합니다."
연구원들은 비디오 캡처 시스템을 활용하는 것 외에도 기술의 스펙트럼 해상도, 전송 효율성, 이미지 캡처 및 처리 속도를 향상시키기 위해 노력하고 있습니다. 또한 그들은 더 복잡한 조명 조작이 가능하도록 메타표면 디자인을 개선하여 더 높은 스펙트럼 해상도를 얻을 계획입니다. 또한 그들은 메타표면 스택을 사용하면 고온 물체에 대한 방법 적용이 제한되기 때문에 이 방법을 실온 이미징으로 확장하기를 희망합니다. 그들은 이 목표를 달성하기 위해 향상된 재료, 메타 표면 디자인 및 반사 방지 코팅과 같은 기술을 사용할 계획입니다.
/ScitechDaily에서 편집됨