Científicos lograron escanear rostros en 3D desde un kilómetro de distancia

Un equipo de investigadores liderado por Aongus McCarthy, de la Universidad Heriot-Watt, de Escocia, logró un avance significativo en la tecnología LiDAR (Light Detection and Ranging). Desarrolló un sistema capaz de generar imágenes tridimensionales detalladas de objetos a distancias de hasta 1 kilómetro.

El dispositivo, que utiliza detectores de fotones individuales basados en nanocables superconductores, supera las limitaciones de los sistemas LiDAR tradicionales, ofreciendo una resolución de hasta 1 milímetro en entornos exteriores.

Los resultados de los hallazgos del equipo se publicaron en Optica Publishing Group.

La innovación de LiDAR

El sistema de LiDAR desarrollado por McCarthy y su equipo se basa en una técnica de obtención de imágenes denominada “tiempo de vuelo” (time-of-flight). En este proceso, el dispositivo emite pulsos de láser hacia un objeto y mide el tiempo que tarda la luz en regresar al sensor.

Este tiempo de retorno permite calcular con precisión la distancia entre el dispositivo y el objeto. Lo que distingue a este nuevo dispositivo es el uso de un detector de fotones individuales, un componente extremadamente eficiente que ofrece una resolución de profundidad milimétrica, incluso a largas distancias.

El sistema emplea un láser de fibra óptica con una longitud de onda de 1550 nanómetros, que es seguro para los ojos, y un sensor de fotones superconductores para captar la luz reflejada.

Este avance abre nuevas posibilidades para aplicaciones que requieren mediciones detalladas a gran distancia, como el mapeo del terreno, la navegación de vehículos autónomos y el reconocimiento de objetos en entornos complejos.

Resultados de las pruebas

El equipo de investigación probó el sistema en diversas condiciones y a diferentes distancias, logrando resultados impresionantes.

A distancias de 45 y 325 metros, el dispositivo pudo capturar imágenes detalladas de la cabeza de un miembro del equipo, identificando características tan pequeñas como los contornos y hendiduras de la piel humana.

A una distancia de 1 kilómetro, el sistema también logró generar imágenes claras de una torre de comunicaciones, a pesar de los desafíos que presenta la atmósfera en largas distancias.

“Fue una prueba muy difícil, debido al fondo brillante y no teníamos control sobre lo que podíamos incluir en la escena”, afirmó el autor del estudio en New Scientist.

Además, el equipo realizó pruebas a menor escala, como la captura de figuras de Lego a 32 metros de distancia. Esto permitió evaluar con precisión la resolución espacial y de profundidad en entornos más controlados.

Estos resultados muestran el enorme potencial de esta tecnología para generar imágenes de alta calidad en condiciones de luz diurna. Es una característica crucial para muchas aplicaciones prácticas, como el monitoreo en tiempo real de infraestructuras o el análisis de escenas complejas.

Los desafíos técnicos

A pesar de estos logros, el desarrollo de este dispositivo no estuvo exento de desafíos técnicos. Uno de los mayores obstáculos fue la calibración y alineación precisa de los diferentes componentes del sistema, en especial los pequeños elementos que dirigen los pulsos láser.

Además, los investigadores tuvieron que enfrentar el reto de filtrar la luz solar que podría haber degradado las imágenes, una tarea complicada, pero necesaria para obtener imágenes de alta calidad en condiciones exteriores.

Otro desafío significativo fue la implementación de un sensor de alta precisión que pudiera distinguir partículas individuales de luz reflejada, lo que exigió el uso de una tecnología avanzada basada en cables superconductores.

Estos componentes no son comunes en los sistemas LiDAR convencionales, pero fueron cruciales para lograr la resolución milimétrica que distingue a este nuevo dispositivo.

Impacto potencial

El sistema LiDAR desarrollado por McCarthy y su equipo podría revolucionar diversas áreas tecnológicas. Vivek Goyal, de la Universidad de Boston (Massachusetts), destacó en New Scientist la relevancia de esta tecnología en el ámbito moderno.

Según Goyal, la habilidad de generar mapas tridimensionales precisos será fundamental para el funcionamiento de vehículos autónomos y ciertos tipos de robots. Sin embargo, señala que, para que este nuevo dispositivo pueda ser utilizado en estas aplicaciones, es necesario que sea más pequeño y compacto.