Les chercheurs ont développé une nouvelle technologie qui utilise des dispositifs méta-optiques pour réaliser l#39imagerie thermique. Cette approche fournit des informations in addition riches sur les objets imagés, ce qui pourrait élargir l#39utilisation de l#39imagerie thermique dans des domaines tels que la navigation autonome, la sécurité, la thermographie, l#39imagerie médicale et la télédétection.
« Notre méthode surmonte les défis des imageurs thermiques spectraux traditionnels, qui sont souvent volumineux et délicats en raison de leur dépendance à l#39égard de grandes roues à filtres ou interféromètres », a déclaré Zubin Jacob, chef d#39équipe de recherche de l#39Université Purdue. « Nous avons combiné des dispositifs méta-optiques et des algorithmes d#39imagerie informatique de pointe pour créer un système à la fois compact et robuste tout en ayant un large champ de eyesight. »
Dans Optica, la revue d#39Optica Publishing Team pour la recherche à fort impact, les auteurs décrivent leur nouveau système de décomposition spectro-polarimétrique, qui utilise un empilement de métasurfaces en rotation pour décomposer la lumière thermique en ses composants spectraux et polarimétriques. Cela permet au système d#39imagerie de capturer les détails spectraux et de polarisation du rayonnement thermique en plus des informations sur l#39intensité acquises avec l#39imagerie thermique traditionnelle.
Les chercheurs ont montré que le nouveau système peut être utilisé avec une caméra thermique commerciale pour classer avec succès divers matériaux, une tâche généralement difficile pour les caméras thermiques conventionnelles. La capacité de la méthode à distinguer les variants de température et à identifier les matériaux sur la foundation de signatures spectro-polarimétriques pourrait contribuer à renforcer la sécurité et l#39efficacité pour diverses purposes, notamment la navigation autonome.
« Les approches traditionnelles de navigation autonome s#39appuient largement sur des caméras RVB, qui peinent dans des disorders difficiles comme la faible luminosité ou le mauvais temps », a déclaré le leading auteur de l#39article, Xueji Wang, chercheur postdoctoral à l#39Université Purdue. « Lorsqu#39elle est intégrée à une technologie de détection et de télémétrie assistée par la chaleur, notre caméra thermique spectro-polarimétrique peut fournir des informations vitales dans ces scénarios difficiles, offrant des visuals in addition claires que les caméras RVB ou thermiques conventionnelles. Une fois que nous aurons atteint la capture vidéo en temps réel, la technologie pourrait considérablement améliorer la perception de la scène et la sécurité globale.
Faire plus avec un imageur as well as petit
L#39imagerie spectro-polarimétrique dans l#39infrarouge à ondes longues est cruciale pour des applications telles que la vision nocturne, la eyesight industrielle, la détection de gaz traces et la thermographie. Cependant, les imageurs spectro-polarimétriques infrarouges à ondes longues actuels sont encombrants et limités en termes de résolution spectrale et de champ de vision.
Pour surmonter ces restrictions, les chercheurs se sont tournés vers des métasurfaces de grande surface, des surfaces structurées extremely-minces capables de manipuler la lumière de manière complexe. Après avoir conçu des métasurfaces dispersives en rotation avec des réponses infrarouges adaptées, ils ont développé un processus de fabrication qui a permis d#39utiliser ces métasurfaces pour créer des dispositifs de rotation de grande surface (2,5 cm de diamètre) adaptés aux applications d#39imagerie. La pile tournante résultante mesure moins de 10 x 10 x 10 cm et peut être utilisée avec une caméra infrarouge traditionnelle.
« L#39intégration de ces dispositifs méta-optiques à grande surface area avec des algorithmes d#39imagerie informatique a facilité la reconstruction efficace du spectre du rayonnement thermique », a déclaré Wang. « Cela a permis de créer un système d#39imagerie thermique spectro-polarimétrique furthermore compact, furthermore robuste et plus efficace que ce qui était probable auparavant. »
Classification des matériaux par imagerie thermique
Pour évaluer leur nouveau système, les chercheurs ont épelé « Purdue » en utilisant divers matériaux et microstructures, chacun possédant des propriétés spectro-polarimétriques uniques. Grâce aux informations spectro-polarimétriques acquises avec le système, ils ont distingué avec précision les différents matériaux et objets. Ils ont également démontré une précision de classification des matériaux multipliée par trois par rapport aux méthodes d#39imagerie thermique traditionnelles, soulignant l#39efficacité et la polyvalence du système.
Les chercheurs affirment que la nouvelle méthode pourrait être particulièrement utile pour les programs nécessitant une imagerie thermique détaillée. « En matière de sécurité, par exemple, cela pourrait révolutionner les systèmes aéroportuaires en détectant des objets ou des substances dissimulés sur les personnes », a déclaré Wang. « De as well as, sa conception compacte et robuste améliore son adéquation à diverses disorders environnementales, ce qui la rend particulièrement avantageuse pour des purposes telles que la navigation autonome. »
En additionally de travailler à la seize vidéo avec le système, les chercheurs tentent d#39améliorer la résolution spectrale de la system, l#39efficacité de la transmission et la vitesse de capture et de traitement des images. Ils prévoient également d’améliorer la conception de la métasurface pour permettre une manipulation additionally complexe de la lumière pour une résolution spectrale moreover élevée. De additionally, ils souhaitent étendre la méthode à l’imagerie à température ambiante, car or truck l’utilisation de piles de métasurfaces limitait la méthode aux objets à haute température. Ils prévoient d’y parvenir en utilisant des matériaux améliorés, des conceptions de métasurfaces et des techniques telles que les revêtements antireflet.
