Работа была опубликована сегодня в журнале открытого доступа Оптического общества (OSA) Optics Express.«В области диагностики за последние несколько лет мы стали свидетелями того, как оптическое изображение помогло врачам обнаруживать и оценивать подозрительные поражения», — сказал Хесус Лансис, соавтор статьи и исследователь из группы исследований фотоники в UJI. «Слон в комнате, однако, — это вопрос малой глубины проникновения света в ткани по сравнению с ультразвуковыми или рентгеновскими технологиями. Текущих знаний недостаточно для раннего обнаружения небольших повреждений, расположенных глубже миллиметра под поверхностью ткани. слизистая оболочка ".«Наша цель — глубже заглянуть внутрь ткани», — добавил он.Чтобы добиться этого, команда использовала стандартный массив цифровых микрозеркал от коммерческого видеопроектора, чтобы создать набор микроструктурированных световых узоров, которые последовательно накладываются на образец.
Затем они измеряют передаваемую энергию с помощью фотодетектора, который может определять наличие или отсутствие света, но не имеет пространственного разрешения. Затем они применяют метод обработки сигналов, называемый компрессионным зондированием, который используется для сжатия больших файлов данных по мере их измерения. Это позволяет им реконструировать изображение.
Одним из самых удивительных аспектов работы команды является то, что они используют по существу однопиксельный сенсор для захвата изображений. Хотя большинство людей думают, что большее количество пикселей приводит к лучшему качеству изображения, в некоторых случаях это не так, сказал Лансис. Например, при съемке при слабом освещении лучше объединить весь доступный свет в один датчик.
Если свет разделен на миллионы пикселей, каждый датчик получает крошечную долю света, создавая шум и разрушая изображение.«Нечто подобное происходит, когда вы пытаетесь передать изображения через рассеивающую среду», — сказал Лансис. «Когда мы используем обычную цифровую камеру для получения изображения, мы видим только знакомый шумовой узор, известный как« пятнистость ». При сжатии изображений, поскольку мы не используем пиксельные датчики, они должны быть менее чувствительны к световому скремблированию и обеспечивать передачу изображений посредством рассеяния ".Также примечательно, что техника команды могла работать через динамическое рассеяние. «Большинство представляющих интерес рассеивающих сред, таких как биологическая ткань, являются динамическими в том смысле, что центры рассеяния непрерывно меняют свое положение со временем, а это означает, что спекл-структуры« находятся в движении ». Это идеально подходит для некоторых приложений, потому что мониторинг изменений спекла может выявить информацию об образце, но недостатком является то, что передача или получение изображений является серьезной помехой, — отметил Лансис. «Наша техника, однако, не требует калибровки среды, и ее колебания на этапе зондирования не ограничивают возможности визуализации».Что впереди у команды? «Наша следующая цель — преодолеть барьеры глубины проникновения света внутрь рассеивающей среды с помощью современных программируемых мегапикселей пространственных модуляторов света, используемых в бытовой электронике», — говорит Лансис.
Для этого им нужно будет продемонстрировать, что их методика работает, даже когда образец находится внутри ткани.