Dasselbe Foto im sichtbaren Licht links und nachgebildet aus Infrarotbildern rechts Labor Browne, Augenheilkunde der UC Irvine
Das monochrome Schwarz-Grün, das jahrzehntelang die Nachtsicht definierte, verschwindet schnell in der Vergangenheit.
Das US-Militär gibt bereits Nachtsichtbrillen heraus, die Personen und andere Objekte umreißen in hellem Weiß, und Forscher auf der ganzen Welt bemühen sich, noch fortschrittlichere Möglichkeiten des Sehens im Dunkeln zu entwickeln. Eine neue Proof-of-Principle-Studie bietet faszinierende Hinweise darauf, wie die nächste Generation einer solchen Technologie funktionieren könnte.
In einem Papierveröffentlicht am Mittwoch in der FachzeitschriftPLOS EINS, Forscher demonstrieren, dass ein Deep-Learning-Algorithmus eine vollfarbige Rekonstruktion einer Szene erstellen kann, indem nur Infrarotbilder verwendet werden, die das menschliche Auge nicht sehen kann.
Diese Ergebnisse deuten auf eine aufregende neue Zukunft für die Nachtsichttechnologie hin.
Menschliche Augen sind vielen Einschränkungen ausgesetzt
Es scheint, als könnten Menschen jede Farbe sehen, aber unsere Augen können nur einen schmalen Teil davon erkennen.das elektromagnetische Spektrum. Die Lichtwellen, die wir sehen können, reichen von ungefähr 400 Nanometern die im menschlichen Gehirn als violett wahrgenommen werden bis ungefähr 700 Nanometer als rot wahrgenommen. Wenn jemand in einem Raum ohne Fenster wäre und eine helle Glühbirne Licht darauf wirfteiner Wellenlänge von 800 Nanometern würden sie völlige Dunkelheit erfahren.
Eine Mücke oder eine Grubenotter hingegen konnte gut sehen. Eine konnte auch Cyborg-Maus. Ein Mensch könnte auch eine Version der Szene sehen, wenn er durch eine Infrarotkamera schaut.Denn es ist keine technische Herausforderung, Fotos im Infrarotlicht zu machen.Die Herausforderung besteht darin, diese Bilder in sichtbarem Licht zu rendern, damit ein menschlicher Betrachter verstehen kann, was er sieht.Beispielsweise verwendet die Wärmebildtechnik eine Technik namens Pseudofarbe, um ein Infrarotbild sichtbar zu machen.Während das resultierende Bild mehrere Farben enthält, ist es wirklich ein aufgemotztes Schwarz-Weiß-Bild, bei dem die Farben nicht dem entsprechen, wie die Szene aussehen würde, wenn sie im sichtbaren Licht betrachtet würde.
Neue Technologie könnte das Infrarotlicht perfekt sichtbar machen
Die Forscher hinter der neuen Studie machen etwas weit Ausgefeilteres mit Infrarotbildern. Sie begannen damit, Bilder von Farbpaletten und Gesichtern zu drucken. Dann erstellten sie einen Datensatz, indem sie Fotos dieser Bilder mit einer monochromatischen Kamera machten, die eingestellt werden kannFotos bei sehr spezifischen Wellenlängen. Sie machten Fotos der Gesichter unter monochromatischen Lichtquellen verschiedener Wellenlängen im sichtbaren und nahen Infrarotspektrum.
Mit diesen digitalen Dateien in der Hand haben sie auf jahrzehntelanger Forschung in der Informatik aufgebaut, um einen Deep-Learning-Algorithmus zu entwickeln und zu testen, der mit Infrarotbildern einer Szene beginnen und daraus schließen könnte, wie diese Szene im sichtbaren Spektrum aussehen würde. Und esUnter diesen zugegebenermaßen idealen Bedingungen fanden die Forscher heraus, dass einer ihrer Algorithmen – unter Verwendung von tiefen U-Net-basierten Architekturen – in der Lage war, einen Satz von drei Infrarotbildern in ein Vollfarbfoto umzuwandeln, das einem normalen Foto sehr ähnlich wardas gleiche Bild.
Wahrscheinlich werden wir diese Technologie in nächster Zeit nicht in Nachtsichtbrillen sehen, aber dieser Proof-of-Concept zeigt, dass Vollfarb-Nachtsicht in Sicht ist.